CN213451843U - 一种液位控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种液位控制系统，包括真空排污阀、液位压力传感器、与液位压力传感器连接并用于控制真空排污阀开启和关闭的气动控制器；所述气动控制器包括壳体、设置在壳体内部的进气系统、真空源稳压系统及实现空气与真空通断的控制系统；所述控制系统包括受液位压力传感器驱动控制的动力组件、直接驱动真空排污阀开启和关闭的执行组件、用于进行故障检测的手动巡检组件；本实用新型主要由液位压力传感器、气动控制器和真空排污阀三大核心零件构成，应用于真空井系统中实现废水的排放，其通过液位压力传感器检测到的水位信号驱动气动控制器控制真空排污阀的开启和关闭，其中气动控制器采用集成化的设计方式，整体结构设计紧凑且可靠。

Description

一种液位控制系统

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中的液位控制技术领域，其中真空污水连续收集、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，整个系统通过液位的变化，应用压差驱动控制方法的控制装置进行控制，用以实现污水收集罐内的污水排放，本实用新型则特别涉及一种液位控制系统。

背景技术

真空生活污水收集属于一种最前端的污水收集技术，其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，将来自建筑物的生活污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；而为了实现上述场景，典型的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，即真空井系统。

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，整个系统通过控制器的作用，利用液位的变化通过真空排污阀进行排污；目前，在国内方面，还处在电力驱动式液位控制系统，包括的核心零部件主要有：电力供电、单片机控制、电磁阀。其中，电力供电，包括电池、太阳能、风能、热能等方式；单片机控制是指依靠单片机元器件进行自动控制的装置；电磁阀用于管路的通断动作，即真空排污阀上控制真空源和空气之间的切换；而在国外方面，最具代表性的技术是液位控制系统，分别是Foreman等人申请的发明专利，其美国专利号US5069243(1989年)、Foreman等等人申请的发明专利，其美国专利号US4373838(1981年)；已公知系统包括液位压力传感器、气动控制器和真空排污阀共计三个核心零件，其中气动控制器起着至关重要的作用。

气动控制器的真空源是取自真空排污阀前置污水管路上方的一个取气口，期间需要一个稳压装置，以便避免真空排污阀通断瞬时对真空源管线气压造成的影响，进而避免气动控制器的误操作。目前，已公知的实现该功能的技术方案是分体式真空源稳压和排水装置，即该装置是和真空排污阀、气控控制器装置独立开来的三个装置，并采用气管进行连接；主要有一种结构形式，即与真空排污阀下壳体独立的鸭嘴阀式排水技术方案，工作原理及结构设计请参考Cleaver等人于1977年申请的发明专利，其美国专利号US4171853；实际应用参考Featheringill等人于1995年申请的发明专利，其美国专利号US5570715。

关于上述现有技术涉及的结构存在的问题如下：

1、独立结构设计方案，安装过程中容易碰坏；

2、鸭嘴型单向阀的密封效果差，容易受到污水影响；

3、稳压效果不佳；参考专利号为US4171853的美国发明专利，当气控控制器和真空排污阀关闭或待机STAT-OFF时(关闭状态时)，经稳压腔室下面的小管路联通管路的稳压腔室中的压力等于真空；气控控制器和真空排污阀打开时(由关闭转变为打开状态时)，管路中的污水和空气混合体经过稳压腔室的下面管路，此时稳压腔室相连的管路中的对用的管路入口处的压力由于污水和空气混合体的存在(抵消了一部分真空)而升高了真空值，这时稳压腔室和管路之间存在压力差，而且是稳压腔室中的真空值更低，导致污水和空气迅速进入稳压腔室，在进入冲击过程中，污水中的杂质会造成鸭嘴式单向阀组件膜片闭合的不良，造成在阀和控制器关闭状态时，有水汽进入阀体内部的情况；更重要的是鸭嘴式单向阀的不能有效闭合，造成了稳压器的稳压效果的大幅下降，收效甚微。

与此同时，气动控制器是采用压差驱动控制原理设计的装置，要求有与大气联通的管路，以及与真空源联通的管路；因此，气动控制器需要要通气管路；由于真空井位于地表以下，处于阴暗潮湿的环境中，而且采用的通气技术的不同，比如真空井污水槽通气技术，以及真空井附近地面通气技术等，要求通气管路具有一定的集水排水功能，以避免降低潮湿的空气在气动控制器和真空排污阀腔室内部冷凝成水并结合灰尘对波纹膜片等密封件的密封性能；目前，已公知的实现该功能的技术方案是分体式过滤和集水和排水装置，即该装置是和气控控制器装置独立开来的两个装置，并采用气管进行连接。主要有两种结构形式：其一是与真空排污阀下壳体合并的负压排水技术方案，工作原理及结构设计请参考Cleaver等人于1977年申请的发明专利，其美国专利号US4171853；其一是与真空排污阀下壳体独立的负压排水技术方案，工作原理及结构设计请参考Cleaver等人于1977年申请的发明专利，其美国专利号US4171853；实际应用参考Featheringill等人于1995年申请的发明专利，其美国专利号US5570715。

此时现有技术中存在的主要问题如下：

1、钣金件易腐蚀、密封不良而漏气；参考专利号为US5570715的美国专利,气控控制器和真空排污阀由打开转变为关闭状态时，真空排污阀中下壳体所在的排气腔室中的积水会受到阀芯的复位冲击力作用下迅速进入积水收集器，其高速气流会将积水收集器中的积水喷涌至管口位置处，而这些管口连接气控控制器空气入口和真空排污阀气控输入口，造成积水的进入阀体内容，造成装置的提前失效，特别是金属翻转组件和波纹膜片组件；

2、空气过滤效果差；与此同时，翻腾的积水打湿了过滤滤芯，影响了过滤效果，而且也增加了空气进入的阻力，当空气中的灰尘进入设备内后，会粘接在密封处，从而影响装置的密封性；

3、控制器内部的集水无法有效排出；控制器内部波纹膜片组件是很容易受到潮湿的灰尘影响密封效果的，进而影响控制器的功能；尽管也增加了一个外置式集水和排水装置，即采用了独立的主动集尘、集水和排水结构和技术，但存在水流冲击进入控制腔室的问题，特别是真空排污阀通断的瞬间；由于控制器内部腔室没有做到有效的主动集水和排水结构设计，造成了腔室内部的空气在受到冲击、碰撞等剧烈状态变化产生了冷凝水，这些冷凝水影响了控制器的动作效率，也影响了控制器的功能实现；由于冷凝水的来源有两种，其一是来自于地面的干热空气进入阴暗湿冷的真空井设备腔室后在控制器空气入口冷凝的冷凝水；其二是控制器内部的腔室中空气的冲击、碰撞等剧烈状态变化产生的冷凝水；后者，我们在控制器的结构设计层面进行处理，实现主动集水和排水，这个是第一个疏水功能；而对于前者，我们只能采用主动技术及时去除空气中的冷凝水，这个是另一个疏水功能，两者相互配合，相辅相成，缺一不可，后者是确保空气进入控制器中时，尽可能是干燥的；

4、集排水效果差；集水和排水采用单腔室结构，采用气流冲击冷凝原理进行设计的，但单一腔室的集水效果欠佳；

5、排水管路易受到真空压力波动的影响；排水管路易受到真空压力波动的影响，存在水流冲击进入控制腔室的问题，特别是真空排污阀通断的瞬间；

6、排水管路排水途径单一；排水管路只能从真空排污阀的下腔室排水，不能灵活地与其它结构进行集成，比如排出到真空井设备腔室，然后设备腔室中的冷凝水经通气和泄压装置排出到污水槽中。

因此针对液位控制系统中三大核心部件而言，气动控制器起着至关重要的作用，而现有技术中气动控制器在控制、稳压、除尘、集水排水方便均存在着众多的弊端，而其均由于结构设计不合理而导致，因此本实用新型研制了一种液位控制系统，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：提供一种液位控制系统，以解决现有技术中由于系统结构设计不合理而导致其在控制、稳压、除尘、集水排水等方面存在诸多弊端的问题。

本实用新型的技术方案是：一种液位控制系统，包括真空排污阀、液位压力传感器、与液位压力传感器连接并用于控制真空排污阀开启和关闭的气动控制器；所述气动控制器包括壳体、设置在壳体内部的进气系统、真空源稳压系统及实现空气与真空通断的控制系统；所述控制系统包括受液位压力传感器驱动控制的动力组件、直接驱动真空排污阀开启和关闭的执行组件、用于进行故障检测的手动巡检组件。

优选的，所述壳体内部包括由上至下依次设置的第一空腔、第二空腔、第三空腔、第四空腔、第五空腔及第六空腔，内部设置有与第一空腔、第三空腔及第六空腔相连通的空气流道，侧壁上设置有空气入口、真空排污阀空气接口A、真空排污阀气控接口A，下端部设置有传感器接口A、真空出入口A及冷凝水出口；所述第二空腔与第三空腔之间设置有第一内孔，所述第三空腔与第四空腔之间设置有第二内孔，所述第四空腔与第五空腔之间设置有第三内孔，所述第五空腔与第六空腔之间设置有第四内孔；所述空气入口及真空排污阀空气接口A与空气流道相连通，所述真空排污阀气控接口A与第四空腔相连通，所述传感器接口A与第六空腔相连通，所述真空出入口A与第五空腔相连通；所述进气系统设置在空气入口与空气流道之间，并与冷凝水出口相连通；所述真空源稳压系统设置在真空出入口A与第五空腔之间；所述动力组件、执行组件及手动巡检组件沿壳体内部由下至上依次设置。

优选的，所述进气系统包括沿壳体内部周向设置的侧腔机构、设置在侧腔机构内的若干过滤块及第一单向阀；所述侧腔机构包括呈S型连通的进气流道及若干由上之下依次连通的排水流道，所述进气流道与空气入口及空气流道相连通，若干所述排水流道下端汇集并与冷凝水出口相连通；若干所述过滤块设置在进气流道内，若干所述第一单向阀设置在排水流道内。

优选的，所述侧腔机构包括由上至下依次设置的三组第一侧腔、第二侧腔、第三侧腔、第四侧腔及第五侧腔，所述过滤块设置在第三侧腔内，所述第四侧腔被分隔为通气腔及通水腔，所述空气入口与一组通气腔相连通，所述进气流道从空气入口沿通气腔、第三侧腔及第二侧腔往复呈S型流通，并最终延伸至相连通的第一侧腔内，所述第一侧腔与空气流道相连通；所述排水流道从第二侧腔沿第三侧腔、通水腔、第五侧腔汇流至冷凝水出口；所述第一单向阀设置在第五侧腔内。

优选的，所述真空源稳压系统包括由沿壳体内部周向呈S型分布的侧流道、顶部流道、第一内流道及第二内流道，所述侧流道内部设置有若干第二单向阀，所述第一内流道与第二内流道分别独立与顶部流道及第五空腔相连通，所述第一内流道的出口处在第五空腔偏向第四空腔的一侧，所述第二内流道的出口处在第五空腔偏向第六空腔的一侧。

优选的，所述动力组件包括第一膜片、与第一膜片固定连接的第一阀杆及第一复位弹簧；所述第一膜片设置在第六空腔内，并将第六空腔分隔为第六上腔室及第六下腔室，所述第六上腔室与空气流道相连通，所述第六下腔室与传感器接口A相连通；所述第一阀杆插接配合在第四内孔中，内部设置有与第五空腔相连通的通气槽A，所述第四内孔侧边设置有与第六上腔室相连通的通气槽B；所述第一复位弹簧通过复位用于实现通气槽A与通气槽B不相连通；所述第一膜片通过变形用于实现通气槽A与通气槽B相连通。

优选的，所述动力组件还包括设置在第二内流道内并用于调节第二内流道出口流量的节流针阀。

优选的，所述执行组件包括第二膜片、与第二膜片固定连接的第二阀杆、与第二阀杆连接的密封压板及第二复位弹簧；所述第二膜片设置在第五空腔内，并将第五空腔分隔为第五上腔室及第五下腔室，所述第五上腔室与第一内流道相连通，所述第五下腔室与第二内流道相连通；所述第二阀杆依次插接配合在第一内孔、第二内孔及第三内孔中，上端延伸至第二空腔内；所述第二复位弹簧处在第三空腔内，并套设在第二阀杆外侧；所述密封压板与第二阀杆固定连接，并处在第四空腔内，通过第二膜片的变形实现第四空腔上端的密封，通过第二复位弹簧的复位实现第四空腔下端的密封；所述第二阀杆侧壁上还设置有通气槽C。

优选的，所述手动巡检组件包括与第二阀杆上端部固定连接的第三膜片、活塞按钮、设置在活塞按钮下端的第四膜片及第三复位弹簧；所述第三膜片设置在第二空腔内，并将第二空腔分隔为第二上腔室及第二下腔室，所述第二下腔室与第一空腔相连通，所述第二上腔室通过第二阀杆中部的中空结构与第三空腔相连通；所述活塞按钮下端部设置在第一空腔内，并将第一空腔分隔为第一上腔室及第一下腔室，所述第一上腔室与空气流道相连通；所述活塞按钮上端部贯穿壳体并延伸至壳体外部；所述第一上腔室上端设置有可贯穿活塞按钮的顶杆；所述第三复位弹簧通过复位实现活塞按钮处在第一空腔最上端，此时通过顶杆贯穿活塞按钮并推动第四膜片变形，进而实现第一上腔室与第一下腔室的连通。

优选的，所述真空排污阀包括阀体及设置在阀体内的排污膜片，所述排污膜片将阀体内部分隔为上阀腔及下阀腔，所述阀体上设置有与上阀腔相连通的真空排污阀空气接口B及真空排污阀气控接口B，还设置有与下阀腔相连通的真空出入口B；所述液位压力传感器包括测量导管及固定在测量导管上的传感器接口B；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与真空出入口B、传感器接口A与传感器接口B依次通过管路相连通。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

(1)本实用新型主要由液位压力传感器、气动控制器和真空排污阀三大核心零件构成，应用于真空井系统中实现废水的排放，其通过液位压力传感器检测到的水位信号驱动气动控制器控制真空排污阀的开启和关闭，其中气动控制器采用集成化的设计方式，将进气系统、真空源稳压系统及控制系统集成于一体，整体结构设计紧凑且可靠，同时还实现了功能的集成化，避免独立配置。

(2)气动控制器内部的控制系统主要由动力组件、执行组件及手动巡检组件构成，其中动力组件用于实现真空与空气间歇式地接通至执行组件，满足快速切换的要求，本实用新型是采用活塞式结构进行快速打开控制、采用节流针阀进行延时关闭控制，避免采用传统的钣金件进行快速打开控制的技术，大大减少了零件数量，结构更加紧凑，可靠性更强；执行组件用于实现将真空与空气连续间歇式地接通至真空排污阀气控接口A，使真空排污阀气控接口A最终实现间歇式依次接通真空与空气至真空排污阀气控接口B的要求，类似于二位三通换向阀；手动巡检组件用于控制第二阀杆的工作，由于第二阀杆属于直接控制气动控制器工作的执行组件，当采用直接的方式进行控制能够有效提高动作的灵敏性，降低误判率，巡检效率高。

(3)气动控制器还包括进气系统及真空源稳压系统，并均内嵌设置在壳体内部周向，合理利用了气动控制器周围有限的空间和体积，使得整体结构更加紧凑，降低了零件的种类和使用数量，可靠性更高，该内嵌式的设置方式无需采用独立的管路进行连通，后期的安装和维护效率高；其中进气系统能够使进入壳体内部的气体实现除尘、集水和排水，并采用三级过滤的方式，有效将空气中的粉尘和冷凝水汽排除，避免整个真空排污系统的瘫痪；真空源稳压系统采用呈S型分布的侧流道，增加了流通路径，并在该流通路径上设计了由若干第二单向阀构建的多级稳压系统，避免侧流道内部的压力波动，从而实现稳压的可靠性和稳定性。

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为本实用新型所述的一种液位控制系统安装时的结构主视图；

图2为本实用新型所述的一种液位控制系统中真空排污阀、液位压力传感器及气动控制器沿水平方向并列设置时的结构示意图；

图3为本实用新型所述的一种液位控制系统中真空排污阀与气动控制器沿竖直方向上下设置时的结构示意图；

图4为本实用新型所述气动控制器的剖视图；

图5为本实用新型所述壳体的剖视结构图；

图6为本实用新型所述壳体的外观结构示意图；

图7为本实用新型所述进气系统的结构示意图；

图8为本实用新型所述第四侧腔内通气腔及通水腔的设置结构示意图；

图9为本实用新型所述进气流道的设置结构示意图(图中虚线部分)；

图10为本实用新型所述排水流道的设置结构示意图(图中虚线部分)；

图11为本实用新型所述真空源稳压系统的结构示意图；

图12为本实用新型所述顶部流道、第一内流道及第二内流道的设置结构示意图；

图13及图14为本实用新型所述侧流道的设置结构示意图；

图15为本实用新型所述真空源稳压系统内部连通线路图(图中虚线部分)；

图16为本实用新型所述动力组件的主视图；

图17为本实用新型所述动力组件非工作状态下内部流通线路图；

图18为本实用新型所述动力组件工作状态下内部流通线路图；

图19为本实用新型所述执行组件工作状态下的的主视图；

图20为本实用新型所述执行组件非工作状态下的主视图；

图21为本实用新型所述手动巡检组件的设置结构示意图；

图22为本实用新型所述第四膜片变形状态下实现第一上腔室与第一下腔室连通时的结构示意图；

图23为本实用新型所述手动巡检组件非按压状态下的内部流通线路图；

图24为本实用新型所述真空排污阀的结构示意图；

图25为本实用新型所述真空排污阀的内部结构示意图；

图26为本实用新型所述液位压力传感器的结构示意图；

图27为本实用新型所述真空排污阀、液位压力传感器及气动控制器的接线图；

图28为本实用新型所述气动控制器中进气系统、动力组件及执行组件的结构简图。

其中：01、真空井，02、隔板，03、污水腔，04、设备腔；

1、气动控制器；

11、壳体；

1001、第一内孔，1002、第二内孔，1003、第三内孔，1004、第四内孔；

101、第一空腔，102、第二空腔，103、第三空腔，104、第四空腔，105、第五空腔，106、第六空腔；

1011、第一上腔室，1012、第一下腔室，1021、第二上腔室，1022、第二下腔室，1051、第五上腔室，1052、第五下腔室，1061、第六上腔室，1062、第六下腔室；

111、空气入口，112、真空排污阀空气接口A，113、真空排污阀气控接口A，114、传感器接口A，115、真空出入口A，116、冷凝水出口，117、空气流道；

12、进气系统；

121、侧腔机构，122、第一侧腔，123、第二侧腔，124、第三侧腔，125、第四侧腔，126、第五侧腔，127、过滤块，128、第一单向阀；

1211、进气流道，1212、排水流道，1251、通气腔，1252、通水腔；

13、真空源稳压系统；

131、侧流道，132、顶部流道，133、第一内流道，134、第二内流道，135、第二单向阀；

14、控制系统；

15、动力组件；

151、第一膜片，152、第一阀杆，153、第一复位弹簧，154、通气槽B，155、通气槽A，156、节流针阀；

16、执行组件；

161、第二膜片，162、第二阀杆，163、密封压板，164、第二复位弹簧，165、通气槽C；

17、手动巡检组件；

171、第三膜片，172、活塞按钮，173、第四膜片，174、第三复位弹簧，175、顶杆；

2、真空排污阀；

21、阀体，22、排污膜片，23、上阀腔，24、下阀腔，25、真空排污阀空气接口B，26、真空排污阀气控接口B，27、真空出入口B；

3、液位压力传感器；

31、测量导管，32、传感器接口B。

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：

如图1所示，一种液位控制系统，应用于真空污水连续收集、临时储存及周期性运输系统技术领域，即真空井技术领域，真空井01安装在地面以下，其内部设置有隔板02，并将真空井01内部分隔为污水腔03及设备腔04，液位控制系统安装在设备腔04内，其结构包括真空排污阀2、液位压力传感器3、与液位压力传感器3连接并用于控制真空排污阀2开启和关闭的气动控制器1；如图2所示，真空排污阀2、液位压力传感器3及气动控制器1可沿水平方向并列设置，并通过抱箍固定连接；如图3所示，真空排污阀2与气动控制器1可沿竖直方向上下设置，液位压力传感器3设置在真空排污阀2侧边，并均通过抱箍固定连接；现场安装过程中，具体的连接方式根据安装环境及空间大小进行合理选择，同时本实用新型也不仅限于上述两种安装方式。

气动控制器1包括壳体11、设置在壳体11内部的进气系统12、真空源稳压系统13及实现空气与真空通断的控制系统14；如图4所示，控制系统14包括受液位压力传感器3驱动控制的动力组件15、直接驱动真空排污阀2开启和关闭的执行组件16、用于进行故障检测的手动巡检组件17。

(1)关于气动控制器1的壳体11：

如图5、图6所示，壳体11内部包括由上至下依次设置的第一空腔101、第二空腔102、第三空腔103、第四空腔104、第五空腔105及第六空腔106，内部设置有与第一空腔101、第三空腔103及第六空腔106相连通的空气流道117，侧壁上设置有空气入口111、真空排污阀空气接口A112、真空排污阀气控接口A113，下端部设置有传感器接口A114、真空出入口A115及冷凝水出口116；第二空腔102与第三空腔103之间设置有第一内孔1001，第三空腔103与第四空腔104之间设置有第二内孔1002，第四空腔104与第五空腔105之间设置有第三内孔1003，第五空腔105与第六空腔106之间设置有第四内孔1004；空气入口111及真空排污阀空气接口A112与空气流道117相连通，真空排污阀气控接口A113与第四空腔104相连通，传感器接口A114与第六空腔106相连通，真空出入口A115与第五空腔105相连通。

(2)关于气动控制器1的进气系统12：

进气系统12设置在空气入口111与空气流道117之间(即空气从空气入口111进入后需经过进气系统12才能流至空气流道117)，并与冷凝水出口116相连通，如图7所示，进气系统12包括沿壳体11内部周向设置的侧腔机构121、设置在侧腔机构121内的若干过滤块127及第一单向阀128；侧腔机构121包括由上至下依次设置的三组第一侧腔122、第二侧腔123、第三侧腔124、第四侧腔125及第五侧腔126，如图8所示，第四侧腔125被分隔为通气腔1251及通水腔1252；沿平行于壳体11轴线方向的第二侧腔123、第三侧腔124、第四侧腔125及第五侧腔126相连通，空气入口111与一组通气腔1251相连通，远离空气入口111的第二侧腔123与第一侧腔122相连通，且三个第一侧腔122与空气流道117相连通，通过侧腔机构121的设计构成了呈S型连通的进气流道1211及若干由上之下依次连通的排水流道1212；如图9所示，图中的虚线部分即为进气流道1211，该进气流道1211一端与空气入口111相连通，沿通气腔1251、第三侧腔124及第二侧腔123往复呈S型流通后，另一端从第二侧腔123上端流出，并经过连通的第一侧腔122实现与空气流道117的连通，结合图4可知，第一侧腔122与空气流道117相连通；如图10所示，图中的虚线部分即为排水流道1212，从第二侧腔123沿第三侧腔124、通水腔1252、第五侧腔126汇流至冷凝水出口116，由于第二侧腔123及第三侧腔124中需要通气，因此排水流道1212沿侧边流通，第二侧腔123下端面及第三侧腔124下端面均呈环形设置有集水孔；如图7所示，若干过滤块127设置在进气流道1211内，并处在第三侧腔124中，材料选用海绵或钢丝球中的一种；若干第一单向阀128设置在排水流道1212内，并处在第五侧腔126中，本实施例中第一单向阀128选用浮球阀，当第五侧腔126内的积水增多会使浮球阀上浮，此时积水会从第五侧腔126下端自动排出。

该进气系统12的工作原理如下：

由于含有粉尘及水汽的空气进入气动控制器1内部后，粉尘与水汽混合后会粘接在气动控制器1内部的密封处，从而降低结构的密封性，进而影响工作的稳定性及可靠性，因此本实用新型设计了可以实现除尘、集水排水的进气系统12；其中关于除尘，空气从空气入口111进入后，沿图9中虚线部分所示的进气流道1211呈S型流通，因此经过三个过滤块127进行过滤，并最终通过第一侧腔122进入空气流道117内；关于集水排水，凝结在过滤块127上的水汽由于重力作用沿着侧边向下流动，沿图10中虚线部分所示的排水流道1212向下流动并汇集至冷凝水出口116处，最终从冷凝水出口116排出。

(3)关于气动控制器1的真空源稳压系统13：

真空源稳压系统13设置在真空出入口A115与第五空腔105之间，并内嵌设置在壳体11内部周向，如图11、图12所示，包括由沿壳体11内部周向呈S型分布的侧流道131、顶部流道132、第一内流道133及第二内流道134；结合图13、图14所示，侧流道131呈S型相连通，且两端分别连通至真空出入口A115及顶部流道132，侧流道131内部设置有若干第二单向阀135，本实施例中共设置三个，从而实现真空源三级稳压；结合图15所示，第一内流道133与第二内流道134分别独立与顶部流道132及第五空腔105相连通，第一内流道133的出口处在第五空腔105偏向第四空腔104的一侧，第二内流道134的出口处在第五空腔105偏向第六空腔106的一侧。

该真空源稳压系统13的工作原理具体如下：

真空出入口A115用于通真空，由于第一内流道133与第二内流道134均分别与顶部流道132及侧流道131连通，因此能够实现通真空；同时侧流道131内部设置了三个第二单向阀135，由真空出入口A115一侧向顶部流道132一侧依次构成第一级稳压、第二级稳压及第三级稳压，当第一级稳压处受到真空排污阀2打开动作时的压力波动时，不会造成第三级稳压处的压力波动，从而实现了有效的稳压，可靠性及稳定性高。

(4)关于气动控制器1内部控制系统14的动力组件15：

如图16所示，动力组件15包括第一膜片151、与第一膜片151固定连接的第一阀杆152、第一复位弹簧153及节流针阀156；第一膜片151设置在第六空腔106内，并将第六空腔106分隔为第六上腔室1061及第六下腔室1062，第六上腔室1061与空气流道117相连通，第六下腔室1062与传感器接口A114相连通；第一阀杆152插接配合在第四内孔1004中，内部设置有与第五空腔105相连通的通气槽A155，第四内孔1004侧边设置有与第六上腔室1061相连通的通气槽B154；第一复位弹簧153通过复位用于实现通气槽A155与通气槽B154不相连通；第一膜片151通过变形用于实现通气槽A155与通气槽B154相连通；节流针阀156设置在第二内流道134出口处，并用于调节第二内流道134出口处的流量大小。

该动力组件15的工作原理如下：

传感器接口A114用于与液位压力传感器3连接，从而实现第六下腔室1062压力的变化，当液位升高时，第六下腔室1062的压力升高，当液位下降时，第六下腔室1062的压力降低；非工作状态下，即污水腔03内的污水液位未升高至高液位状态，如图17所示，第六上腔室1061与第六下腔室1062内的压力平衡，此时第一膜片151处于非变形状态，第一阀杆152也在第一复位弹簧153的作用下处于复位状态，通气槽A155与通气槽B154不连通，此时无法向第五空腔105内通入空气；工作状态下，即污水腔03内的污水液位升高至高液位状态，如图18所示，第六下腔室1062内的压力升高，并大于第六上腔室1061内的空气压力，此时第一膜片151开始变形，推动第一阀杆152向上运动，从而实现通气槽A155与通气槽B154相连通，此时即可向第五空腔105内通入空气；而关于节流针阀156的工作原理，下文将结合执行组件16进行阐述。

(5)关于气动控制器1内部控制系统14的执行组件16：

如图19所示，执行组件16包括第二膜片161、与第二膜片161固定连接的第二阀杆162、与第二阀杆162连接的密封压板163及第二复位弹簧164；第二膜片161设置在第五空腔105内，并将第五空腔105分隔为第五上腔室1051及第五下腔室1052，第五上腔室1051与第一内流道133相连通，第五下腔室1052与第二内流道134相连通；第二阀杆162依次插接配合在第一内孔1001、第二内孔1002及第三内孔1003中，上端延伸至第二空腔102内；第二复位弹簧164处在第三空腔103内，并套设在第二阀杆162外侧；密封压板163与第二阀杆162固定连接，并处在第四空腔104内，通过第二膜片161的变形实现第四空腔104上端的密封，通过第二复位弹簧164的复位实现第四空腔104下端的密封；密封压板163上下两端的第二阀杆162侧壁上均设置有通气槽C165。

该执行组件16的工作原理如下：

首先，第五上腔室1051及第五下腔室1052均连接有真空，其中第五下腔室1052内排真空的速度可通过节流针阀156进行控制，第四空腔104与真空排污阀气控接口A113连通；非工作状态下，由于动力组件15处于复位状态，无法向第五下腔室1052内通入空气，因此第五上腔室1051及第五下腔室1052均通真空，如图20所示，第二膜片161处于非变形状态，密封压板163对第四空腔104下端进行密封，由于通气槽C165的存在，从而使得第三空腔103与第四空腔104相连通，由于第三空腔103又与空气流道117相连通，从而最终使得与第四空腔104相连通的真空排污阀气控接口A113内通入空气；工作状态下，由于动力组件15的作用，使得第五下腔室1052内通入空气，而第五上腔室1051内始终通真空，此时第二膜片161下方的压力大于上方的压力，如图19所示，第二膜片161会发生变形，密封压板163对第四空腔104上端进行密封，由于通气槽C165的存在，从而使得第四空腔104与第五上腔室1051相连通，并实现真空排污阀气控接口A113内通入真空。

(6)关于气动控制器1内部控制系统14的手动巡检组件17：

如图21所示，手动巡检组件17包括与第二阀杆162上端部固定连接的第三膜片171、活塞按钮172、设置在活塞按钮172下端的第四膜片173及第三复位弹簧174；第三膜片171设置在第二空腔102内，并将第二空腔102分隔为第二上腔室1021及第二下腔室1022，第二下腔室1022与第一空腔101相连通，第二上腔室1021通过第二阀杆162中部的中空结构与第三空腔103相连通；活塞按钮172下端部设置在第一空腔101内，并将第一空腔101分隔为第一上腔室1011及第一下腔室1022，第一上腔室1011与空气流道117相连通；活塞按钮172上端部贯穿壳体11并延伸至壳体11外部；第一上腔室1011上端设置有可贯穿活塞按钮172的顶杆175；第三复位弹簧174通过复位实现活塞按钮172处在第一空腔101最上端，此时通过顶杆175贯穿活塞按钮172并推动第四膜片173变形，进而实现第一上腔室1011与第一下腔室1022的连通。

该手动巡检组件17的工作原理如下：

如图22所示，非按压状态下，顶杆175贯穿活塞按钮172并推动第四膜片173变形，进而实现第一上腔室1011与第一下腔室1022的连通，如图23所示，由于第二下腔室1022与第一下腔室1022、第一上腔室1011、空气流道117相连通，即图中由①、②、③组成的流通路线，第二上腔室1021与第三空腔103、空气流道117相连通，即图中由④组成的流通路线，因此第二上腔室1021及第二下腔室1022均能自如的向空气流道117排出或补入空气，并不会影响执行组件16的工作；按压状态下，顶杆175脱离第四膜片173，从而使得第四膜片173复位，第一上腔室1011与第一下腔室1022不连通，此时由于第一下腔室1022的空间逐渐变小，内部压力逐渐增大，从而使得与之连通的第二下腔室1022内部的压力也增大，并大于第二上腔室1021的压力，进而实现第三膜片171的变形，并带动第二阀杆162向上运动，此时即实现了手动巡检组件17直接驱动执行组件16工作，并控制与之连接的真空排污阀2的工作；若真空排污阀2不工作，则证明真空排污阀2出现了故障，反之则真空排污阀2未出现故障，同时也证明气动控制器1出现故障。

如图24、25所示，真空排污阀2包括阀体21及设置在阀体21内的排污膜片22，排污膜片22将阀体21内部分隔为上阀腔23及下阀腔24，阀体21上设置有与上阀腔23相连通的真空排污阀空气接口B25及真空排污阀气控接口B26，还设置有与下阀腔24相连通的真空出入口B27，该真空出入口B27用于与下游的真空泵进行连接，因此能够实现真空出入口B27始终保持真空状态；下阀腔24用于与排污管路进行连接，通过排污膜片22的变形实现排污管路的开启和关闭。

该真空排污阀2的工作原理为：

由于下阀腔24始终处于真空状态，因此当上阀腔23内通入真空时，排污膜片22上下两端的压力相同，排污膜片22不变形，排污管路则处于打开的状态；当上阀腔23内通入空气使，排污膜片22上方的压力会大于下方的压力，排污膜片22发生变形，如图25所示，排污管路则处于关闭状态；因此，通过真空排污阀气控接口B26通过真空或空气，实现真空排污阀2的控制。

如图26所示，液位压力传感器3包括测量导管31及固定在测量导管31上的传感器接口B32；当测量导管31内部的液面发生变化时，内部的压力也会发生变化，从而影响传感器接口B32处的压力。

如图27所示，真空排污阀空气接口A112与真空排污阀空气接口B25、真空排污阀气控接口A113与真空排污阀气控接口B26、真空出入口A115与真空出入口B27、传感器接口A114与传感器接口B32依次通过管路相连通。

针对本实用新型的一种液位控制系统，其整体工作原理如下：

如图28所示，空气由空气入口111通过过滤到达空气流道117，第三空腔103及第六上腔室1061内均通入空气；传感器接口A114用于与液位压力传感器3进行连接，当污水腔03内的液位逐渐上升时，测量导管31内部液面上方的压力逐渐增大，此时与传感器接口A114连通的第六下腔室1062内的压力大于第六上腔室1061的压力，第一膜片151发生变形，使第六上腔室1061与第五下腔室1052相连通，并通入空气；而第五上腔室1051始终处于真空状态，因此第五下腔室1052的压力大于第五上腔室1051的压力，第二膜片161发生变形，第四空腔104内通真空，与之连接的真空排污阀气控接口A113及真空排污阀气控接口B26均通真空，真空排污阀2打开；而当第二膜片161逐渐复位时，需要将第五下腔室1052内部的空气排出，此时空气经过节流针阀156处进行排出，由于节流针阀156能够控制流量大小，因此空气排出速度相对较慢，从而实现了执行组件16延时复位关闭的功能；若污水腔03内的液位未达到高液位状态时，动力组件15无法触发执行组件16工作，此时第四空腔104内通空气，与之连接的真空排污阀气控接口A113及真空排污阀气控接口B26均通空气，真空排污阀2关闭。

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)

1.一种液位控制系统，其特征在于：包括真空排污阀、液位压力传感器、与液位压力传感器连接并用于控制真空排污阀开启和关闭的气动控制器；所述气动控制器包括壳体、设置在壳体内部的进气系统、真空源稳压系统及实现空气与真空通断的控制系统；所述控制系统包括受液位压力传感器驱动控制的动力组件、直接驱动真空排污阀开启和关闭的执行组件、用于进行故障检测的手动巡检组件。

2.根据权利要求1所述的一种液位控制系统，其特征在于：所述壳体内部包括由上至下依次设置的第一空腔、第二空腔、第三空腔、第四空腔、第五空腔及第六空腔，内部设置有与第一空腔、第三空腔及第六空腔相连通的空气流道，侧壁上设置有空气入口、真空排污阀空气接口A、真空排污阀气控接口A，下端部设置有传感器接口A、真空出入口A及冷凝水出口；所述第二空腔与第三空腔之间设置有第一内孔，所述第三空腔与第四空腔之间设置有第二内孔，所述第四空腔与第五空腔之间设置有第三内孔，所述第五空腔与第六空腔之间设置有第四内孔；所述空气入口及真空排污阀空气接口A与空气流道相连通，所述真空排污阀气控接口A与第四空腔相连通，所述传感器接口A与第六空腔相连通，所述真空出入口A与第五空腔相连通；所述进气系统设置在空气入口与空气流道之间，并与冷凝水出口相连通；所述真空源稳压系统设置在真空出入口A与第五空腔之间；所述动力组件、执行组件及手动巡检组件沿壳体内部由下至上依次设置。

3.根据权利要求2所述的一种液位控制系统，其特征在于：所述进气系统包括沿壳体内部周向设置的侧腔机构、设置在侧腔机构内的若干过滤块及第一单向阀；所述侧腔机构包括呈S型连通的进气流道及若干由上之下依次连通的排水流道，所述进气流道与空气入口及空气流道相连通，若干所述排水流道下端汇集并与冷凝水出口相连通；若干所述过滤块设置在进气流道内，若干所述第一单向阀设置在排水流道内。

4.根据权利要求3所述的一种液位控制系统，其特征在于：所述侧腔机构包括由上至下依次设置的三组第一侧腔、第二侧腔、第三侧腔、第四侧腔及第五侧腔，所述过滤块设置在第三侧腔内，所述第四侧腔被分隔为通气腔及通水腔，所述空气入口与一组通气腔相连通，所述进气流道从空气入口沿通气腔、第三侧腔及第二侧腔往复呈S型流通，并最终延伸至相连通的第一侧腔内，所述第一侧腔与空气流道相连通；所述排水流道从第二侧腔沿第三侧腔、通水腔、第五侧腔汇流至冷凝水出口；所述第一单向阀设置在第五侧腔内。

5.根据权利要求2所述的一种液位控制系统，其特征在于：所述真空源稳压系统包括由沿壳体内部周向呈S型分布的侧流道、顶部流道、第一内流道及第二内流道，所述侧流道内部设置有若干第二单向阀，所述第一内流道与第二内流道分别独立与顶部流道及第五空腔相连通，所述第一内流道的出口处在第五空腔偏向第四空腔的一侧，所述第二内流道的出口处在第五空腔偏向第六空腔的一侧。

6.根据权利要求5所述的一种液位控制系统，其特征在于：所述动力组件包括第一膜片、与第一膜片固定连接的第一阀杆及第一复位弹簧；所述第一膜片设置在第六空腔内，并将第六空腔分隔为第六上腔室及第六下腔室，所述第六上腔室与空气流道相连通，所述第六下腔室与传感器接口A相连通；所述第一阀杆插接配合在第四内孔中，内部设置有与第五空腔相连通的通气槽A，所述第四内孔侧边设置有与第六上腔室相连通的通气槽B；所述第一复位弹簧通过复位用于实现通气槽A与通气槽B不相连通；所述第一膜片通过变形用于实现通气槽A与通气槽B相连通。

7.根据权利要求6所述的一种液位控制系统，其特征在于：所述动力组件还包括设置在第二内流道内并用于调节第二内流道出口流量的节流针阀。

8.根据权利要求7所述的一种液位控制系统，其特征在于：所述执行组件包括第二膜片、与第二膜片固定连接的第二阀杆、与第二阀杆连接的密封压板及第二复位弹簧；所述第二膜片设置在第五空腔内，并将第五空腔分隔为第五上腔室及第五下腔室，所述第五上腔室与第一内流道相连通，所述第五下腔室与第二内流道相连通；所述第二阀杆依次插接配合在第一内孔、第二内孔及第三内孔中，上端延伸至第二空腔内；所述第二复位弹簧处在第三空腔内，并套设在第二阀杆外侧；所述密封压板与第二阀杆固定连接，并处在第四空腔内，通过第二膜片的变形实现第四空腔上端的密封，通过第二复位弹簧的复位实现第四空腔下端的密封；所述第二阀杆侧壁上还设置有通气槽C。

9.根据权利要求8所述的一种液位控制系统，其特征在于：所述手动巡检组件包括与第二阀杆上端部固定连接的第三膜片、活塞按钮、设置在活塞按钮下端的第四膜片及第三复位弹簧；所述第三膜片设置在第二空腔内，并将第二空腔分隔为第二上腔室及第二下腔室，所述第二下腔室与第一空腔相连通，所述第二上腔室通过第二阀杆中部的中空结构与第三空腔相连通；所述活塞按钮下端部设置在第一空腔内，并将第一空腔分隔为第一上腔室及第一下腔室，所述第一上腔室与空气流道相连通；所述活塞按钮上端部贯穿壳体并延伸至壳体外部；所述第一上腔室上端设置有可贯穿活塞按钮的顶杆；所述第三复位弹簧通过复位实现活塞按钮处在第一空腔最上端，此时通过顶杆贯穿活塞按钮并推动第四膜片变形，进而实现第一上腔室与第一下腔室的连通。

10.根据权利要求2所述的一种液位控制系统，其特征在于：所述真空排污阀包括阀体及设置在阀体内的排污膜片，所述排污膜片将阀体内部分隔为上阀腔及下阀腔，所述阀体上设置有与上阀腔相连通的真空排污阀空气接口B及真空排污阀气控接口B，还设置有与下阀腔相连通的真空出入口B；所述液位压力传感器包括测量导管及固定在测量导管上的传感器接口B；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与真空出入口B、传感器接口A与传感器接口B依次通过管路相连通。

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