一种真空井附近配置通风管式真空井的制作方法

本发明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，由于通气功能是真空井系统中相关设备工作的主要功能，因此必须实现真空井内部的通气，特别涉及一种真空井附近配置通风管式真空井。

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，即真空井系统。

由于技术发展，以及对功能和需求的认识的加深，真空井开始配置气动控制器，起初气动控制器不主动通气，如专利号为us3998736的美国发明专利，其采用的真空井的技术特征是真空排污阀和气动控制器是位于真空井污水腔之外的独立的一个设备腔，并且均采用密封式井盖，确保设备腔和污水腔室内不会受到地面污水的影响，特别是暴雨。但随着技术的发展，真空井已经由最开始的不通气技术方式，全部转变为主动通气的方案；众所周知的，真空井内部通过密封隔板分隔为设备腔及污水腔，气动控制器及真空排污阀均设置在设备腔内，通气功能是真空井中气动控制器和真空排污阀的主要功能，其需要大量的空气以便可靠的运行，已公知的真空井用气动控制器和真空排污阀通气方案有如下三种：

1、最具代表性的技术方案是污水腔通气式真空井：

专利号为us469173和us5570715的美国专利提供了一个新的真空井污水腔通气sump-vented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风管路，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，尽管真空井污水腔(或污水罐、污水腔)通气sump-vented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腔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腔的空气经常是潮湿的，而且有时是湿热的，以至于在通风管路中产生凝结水，进而影响和阀和控制器的使用。

专利号为ep0990743a2的欧盟专利表明，通过在真空井中污水腔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。

2、另一种技术方案是设备腔通气式真空井：

具体而言，就是向真空井设备腔内进行通气的技术方案，已公知的具有代表性的技术方案是欧盟专利ep0519523a2和美国专利号us5570715，其提供了一个新的真空井气动控制器及其真空井井盖附近通气的方法；真空井附近通风管通气式技术方案主要特征是密封式井盖，井盖附近配置一个通风管路，该通风管路入口位于地面之上，与地面有一个距离，可以避免污水进入，通风管路出口位于真空井设备腔，通过一个气管与气动控制器空气入口接通，而不是直接将通风管路出口与真空井设备腔联通。

3、最后一种技术方案是井盖通气式真空井：

该井盖通气式技术方案是采用传统的非密封式井盖进行通气的技术方案，存在的问题也是很典型的，比如说地面积水的问题，特别是洪水和暴雨天气，污水进入真空井设备腔，会造成气动控制器的故障，进而造成真空井设备的瘫痪；然而真空井是收集居民日程生活用水产生的废水，主要来自厨卫生活污水，倘若厨卫生活污水无法及时排空，那么无法使用的真空井会严重影响居民的日程生活的便利性；然而国内情况由于技术发展短暂，故技术积累比较薄弱，总体而言特别不容乐观。

其中，关于向设备腔内部进行通气的真空井而言，常采用的方式是在建筑物附近配置通风管路的方式，该设置方式具有一定的局限性，比如建筑物附近配置通风管路影响市政美观和建筑美观性，而且业主也不一定让建设，或者建设的位置受限，比如距离过长，提升弯过多，导致空气的流通阻力大，降低了真空井通气的效果；高处配置真空井，比如山丘上，而建筑物在低洼处，若将通风管路配置在建筑物附近，那么由于提升弯的数量巨大，造价高昂，而且低洼处的通风管路由于受到暴雨季节，比如梅雨季节，导致洪水进入通风管路，进而影响真空井的通气效果，而且导致真空井长久的工作而使用寿命降低，而且耗电量巨大。

因此针对现有技术中存在的问题，本发明研制了一种真空井附近配置通风管式真空井，以解决现有技术中存在的问题，经检索，未发现与本发明相同或相似的技术方案。

技术实现要素：

本发明目的是：提供一种真空井附近配置通风管式真空井，以解决现有技术中向真空井设备腔内进行通气时，配置的通风管路设置方式存在局限性，而影响美观、设置方便性及通气效果较差的问题。

本发明的技术方案是：一种真空井附近配置通风管式真空井，包括井体、与井体连接的污水管路系统及通风管路系统、安装在井体内部的气动控制器、真空排污阀、液位传感器以及集水排水装置；所述井体内部设置有密封隔板，上端盖设有密封井盖，所述密封隔板将井体内部分隔为处在下方的污水腔及处在上方的设备腔；所述污水管路系统与污水腔相连通，所述通风管路系统与设备腔相连通；所述气动控制器、真空排污阀、液位传感器以及集水排水装置均安装在设备腔内。

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。

优选的，所述真空排污阀设置在设备腔内，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，偏向出水接口的一端设置有真空出入口b。

优选的，所述液位传感器安装在密封隔板上，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。

优选的，所述集水排水装置固定在密封隔板上，对应位置处的密封隔板上端面呈内凹状，所述集水排水装置内部设置有集水管路及排水管路，下端设置有集水腔；所述集水管路包括冷凝水进口及延伸至集水腔一侧的集水出口；所述排水管路包括与集水腔相连通的集水入口及排水接口。

优选的，所述液位传感器接口a与液位传感器接口b相连通，用于接收液位传感器传递的污水腔内的液位信号，并驱动控制机构带动执行机构工作；所述真空出入口a与真空出入口b相连通，用于形成真空；所述真空排污阀空气接口a与真空排污阀空气接口b相连通，用于实现真空排污阀内的空气转换；所述真空排污阀气控接口a与真空排污阀气控接口b相连通，用于实现间歇性的通入空气或形成真空，并驱动真空排污阀的启闭；所述冷凝水进口与冷凝水出口相连通，用于将气动控制器内部排出的冷凝水沿集水管路流入至集水腔中；所述排水接口与真空排污阀偏向进水接口的一端连接，用于将集水腔内收集的冷凝水沿排水管路排放至污水腔中。

优选的，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，所述污水吸入管路与进水接口相连通，并延伸至污水腔内，所述真空输送管路与出水接口相连通，并延伸至井体外部；所述真空输送管路上安装有手动球阀。

优选的，所述通风管路系统包括靠近井体设置的通风管，所述通风管下端与设备腔相连通，上端延伸至地面以上，并呈折弯状，端部开口朝下。

与现有技术相比，本发明的优点是：

(1)本发明在真空井附近配置了通风管路系统，不影响建筑物的总体外观结构；节省了由于重力污水入口管路在配置大量提升弯后导致真空井内部通气不足，进而增加的大量的维保和人工成本的问题；降低了低洼建筑物附近暴雨等对通风管的影响；同时由于设置了通风管路系统，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、液位传感器以及集水排水装置的组合进行污水排放的控制以及设备腔内冷凝积水的排放，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；集水排水装置用于将汇流至集水腔一侧的冷凝水排放至污水腔中，若冷凝水无法及时有效的排出而残留在设备腔内，则无法满足设备腔内各装置对干燥环境的工作要求，从而大大降低设备的工作效率及使用寿命，因此集水排水装置用于实现设备腔内的集水与排水，有效满足设备腔内的干燥性。

(3)本发明不采用电池、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。

(4)本发明中污水腔和设备腔之间通过密封隔板进行分隔，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。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明所述的一种真空井附近配置通风管式真空井的应用场景结构示意图；

图2为本发明所述的一种真空井附近配置通风管式真空井的结构主视图；

图3为本发明所述气动控制器的外观结构示意图；

图4为本发明所述气动控制器的剖面结构示意图；

图5为本发明所述气动控制器的工作原理简图；

图6为本发明所述真空排污阀的外观结构示意图；

图7为本发明所述真空排污阀工作状态下的结构示意图；

图8为本发明所述真空排污阀非工作状态下的结构示意图；

图9为本发明所述液位传感器的结构示意图；

图10为本发明所述集水排水装置的外观结构示意图；

图11为本发明所述集水排水装置的剖视图；

图12为本发明所述气动控制器、真空排污阀、液位传感器以及集水排水装置之间相连通的接线图。

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、密封隔板；

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；

5、集水排水装置；

51、集水管路，52、排水管路，53、集水腔，54、冷凝水进口，55、集水出口，56、集水入口，57、排水接口；

6、污水管路系统；

61、重力污水入口管路，62、污水吸入管路，63、真空输送管路，64、手动球阀，65、提升弯管；

7、通风管路系统；

71、通风管。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明的内容做进一步的详细说明：

如图1所示，一种真空井附近配置通风管式真空井，其应用场景为：

该真空井附近配置通风管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，一种真空井附近配置通风管式真空井，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、液位传感器4以及集水排水装置5、与井体1连接的污水管路系统6及通风管路系统7。

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密封隔板14进行分隔，上下两端不连通，污水腔11处在密封隔板14上方，设备腔12处在密封隔板14下方，通过密封隔板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6包括与污水腔11相连通的重力污水入口管路61、与真空排污阀3连接的污水吸入管路62及真空输送管路63；通风管路系统7包括靠近井体设置的通风管71，通风管71下端与设备腔12相连通，上端延伸至地面以上，并呈折弯状，端部开口朝下，避免雨水进入；该通风管71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；以我国农村房屋建设方式为例，通风管71可以安装在主屋外墙附近、院墙内侧附近、院墙外侧附近、院墙内侧厢房内或院墙墙体内等。

本发明中，气动控制器2、真空排污阀3、液位传感器4以及集水排水装置5均安装在设备腔12内，其具体结构及工作原理如下：

其一，结合图3、图4、图5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；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，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，即实现真空排污阀气控接口a213间歇性的与空气入口211及真空出入口a215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5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a215相连通，真空排污阀气控接口a213内形成真空；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，结合图6、图7、图8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62与进水接口314连接，下端延伸至污水腔11内，真空输送管路63与出水接口315连接，端部安装有手动球阀64；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9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。

其四，结合图10、图11所示，集水排水装置5固定在密封隔板14上，对应位置处的密封隔板14上端面呈内凹状，该集水排水装置5内部设置有集水管路51及排水管路52，下端设置有集水腔53；集水管路51包括冷凝水进口54及延伸至集水腔53一侧的集水出口55；排水管路52包括与集水腔53相连通的集水入口56及排水接口57。

如图12所示，关于气动控制器2、真空排污阀3、液位传感器4以及集水排水装置5的管路连接关系为：

(1)液位传感器接口a214及液位传感器接口b42相连通：

当污水腔11内的液面上升时，液位流通管路41内液面以上的气压增大，从而使液位传感器接口b42以及液位传感器接口a214处的压力均增大，结合气动控制器2的工作原理可知，当液位传感器接口a214处于高压状态时，执行机构22及控制机构23均发生运动，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内形成真空。

(2)真空排污阀气控接口a213与真空排污阀气控接口b312相连通：

当真空排污阀气控接口a213内形成真空后，真空排污阀气控接口b312处也形成真空，结合真空排污阀3的工作原理可知，当真空排污阀气控接口b312内形成真空时，真空排污阀3打开进行排污工作。

(3)真空出入口a215及真空出入口b313相连通：

由于真空排污阀3需与下游的真空泵站03连接，所以真空出入口b313处始终处于真空状态，因此与之连接的真空出入口a215也始终处于真空状态。

(4)真空排污阀空气接口a212与真空排污阀空气接口b311相连通：

当真空排污阀3处于工作状态下，排污膜片32上方的空气需排出，此时通过真空排污阀空气接口b311将空气排出至真空排污阀空气接口a212内；当真空排污阀3处于非工作状态下，排污膜片32上方需补入空气，此时通过真空排污阀空气接口a212向真空排污阀空气接口b311通入空气即可。

(5)冷凝水进口54与冷凝水出口216相连通：

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，排出的冷凝水沿集水管路51流入至集水腔53中。

(6)排水接口57与真空排污阀3偏向进水接口314的一端相连通：

当污水腔11内部的液面开始下降时，与进水接口314连接的污水吸入管路62内的液面也开始下降，气压降低，从而将集水腔53内部的污水吸入至污水腔中，有效保证设备腔内各装置对干燥环境的工作要求，从而大大提高设备的工作效率及使用寿命。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明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发明，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，本发明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发明内，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。