一种高效粉碎式真空排污泵及卫生集便系统的制作方法

本发明涉及真空排污泵技术领域，具体涉及一种高效粉碎式真空排污泵及卫生集便系统。

背景技术：

目前国内生活污水的收集排放方式主要有两种：重力排水和真空排水。重力排水管道粗、设备体积大，占用空间多，且受地势影响显著；但是由于其前期投入低、安装简单，仍是目前应用最广泛的生活污水收集排放方式。随着真空技术的发展，在条件允许的情况下，真空排水方式的应用越来越广泛。真空管路细、设备体积相对较小，管路密封无气体泄漏，卫生性好。但是，目前常用的凸轮泵等制造真空设备体积仍然非常大，在空间狭小区域应用困难；而且由于生活污水中固体杂物多，真空管路非常容易堵塞，这就需要粉碎装置的先期配置来粉碎固体污物。发明人发现，目前市场存在为数不多的几种带粉碎功能的排污泵或真空泵，但是其或多或少存在各种问题。如带粉碎功能的排污泵，粉碎刀组细小，极易崩刃损坏；部分国内生产的带粉碎功能的真空泵，密封差，结构复杂，扬程小，故障率高，其推广应用被很大的限制。

中国专利公开号cn101349271，提供一种新型水环真空泵，该泵带有粉碎刀组，可以实现污物的先期粉碎，同时通过叶轮可以抽吸真空，并实现污水排放，电机采用专门定制，加长悬臂轴带着叶轮及粉碎刀组的旋转。发明人发现，该水环式泵虽然实现了粉碎、抽吸真空及排污的集成，但是叶轮部分结构复杂，三种叶轮并排放置使叶轮腔过长，增大了整个泵的体积和重量，同时由于叶轮的复杂结构，使该泵易于损坏、检修困难，开模及生产费用高昂。另外悬臂轴设计，使位于轴末端的刀组高速旋转时震颤强烈，易造成动静刀的碰撞损坏。

技术实现要素：

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种高效粉碎式真空排污泵，能够有效提高泵的扬程，抽吸效率高，粉碎刀工作时震动小，使用寿命长，且粉碎刀的粉碎效果好，

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种高效粉碎式真空排污泵，包括依次连通设置的进污腔体、叶轮腔体及排污腔体，排污腔体一侧设有驱动机构，驱动机构与位于叶轮腔体内的叶轮机构连接，叶轮机构包括轮毂，轮毂为锥形轴结构，轮毂靠近排污腔体一端的端部面积大于另一端端部面积，所述轮毂外周面设置有螺旋状叶片，所述叶轮腔体与进污腔体之间设置有粉碎刀组件，所述粉碎刀组件包括固定设置的静刀及与驱动机构连接的动刀，静刀套在动刀外周，驱动机构能够带动动刀转动，与静刀共同作用将由进污腔体进入叶轮腔体的固态垃圾进行挤压粉碎。

进一步的，所述螺旋状叶片靠近进污腔体一侧的端面为弧形面，且设置有与螺旋状叶轮端部垂直的进水桨板。

进一步的，所述驱动机构采用电机，所述电机的输出轴与旋转轴连接，所述旋转轴一端通过第一支撑轴承与排污腔体的腔壁转动连接，另一端与动刀固定连接，且旋转轴连接动刀的端部与第二支撑轴承的内圈部分固定连接，第二支撑轴承的外圈部分通过多个连接肋板与叶轮腔体的腔壁内侧面固定连接，第一支撑轴承和第二支撑轴承用于对旋转轴进行支撑，防止动刀工作时，旋转轴端部的振动。

进一步的，所述动刀包括刀头，所述刀头一端与驱动机构连接，另一端设置多个第一刀齿，相邻第一刀齿之间的刀头部位设置进水凹槽，用于流体介质流过，所述静刀包括连接板，所述连接板与进污腔体的内侧面固定连接，连接板套在刀头外周且具有多个第二刀齿，第一刀齿的转动能够同第二刀齿共同作用，将固态垃圾挤压粉碎。

进一步的，所述第一刀齿外侧面两侧边缘具有第一刀刃，所述第一刀齿外侧面设置有刀槽，刀槽的两个边缘设置有第二刀刃，所述第二刀齿内侧面具有锯齿状结构，第一刀刃和第二刀刃能够同锯齿状结构共同作用将固态垃圾粉碎。

进一步的，所述连接板的两个端面均设置有第二刀齿，连接板两个端面的第二刀齿交错分布，且数量相等，连接板同一侧端面的第二刀齿的数量大于第一刀齿的数量。

进一步的，所述动刀的至少一个刀齿上固定有档杆，用于将密度大、硬度高、体积小的固定异物挡开。

进一步的，所述进污腔体连接有进污管，所述进污管端部设置有单向止回阀。

进一步的，所述排污腔体底部腔壁为弧形结构，且其最低点高度低于进污腔体和叶轮腔体底部腔壁的最低点高度，所述排污腔体底部设有手动放水口，用于将排污腔体内部的液体手动排出，所述排污腔体顶部连接有排污管。

本发明还公开了一种卫生集便系统，包括所述的高效粉碎式真空排污泵，所述进污腔体通过排泄阀与便器连接，便器与水增压器连接，水增压器能够像便器进行冲水，所述水增压器与外部水源和气源连接，所述排污腔体与污物箱连接，能够将污水排入污物箱。

本发明的有益效果：

1.本发明的真空排污泵，轮毂靠近排污腔体一端的端部面积大于另一端端部面积，所述轮毂外周面设置有螺旋状叶片，可以有效增加流体介质进口的过流面积，提高叶片的抗气蚀能力，同时，从进水侧到出水侧螺旋状叶片之间的密封水环形成的真空腔室逐渐减小，可以有效提高对真空腔室内介质的加压率，从而提高真空排污泵的扬程，而且无需设置引导轮、工作叶轮、排污轮的分开设计，有效减小了叶轮腔的长度。

2.本发明的真空排污泵，螺旋状的叶轮靠近进污腔体一侧的端部端面为弧形面，且具有进水桨板，有效提高了真空排污泵的抽吸效率。

3.本发明的真空排污泵，旋转轴与电机的输出轴分开设置，无需对电机专门定制，增加了动力源的普适性，同时旋转轴两端采用第一支撑轴承和第二支撑轴承、连接肋板进行支撑，保证旋转轴强度和刚度的同时，可以有效防止旋转轴末端固定的动刀因高速旋转引起的震颤，保证动刀与静刀的精密配合，延长了动刀和静刀的使用寿命。

4.本发明的真空排污泵，第一刀齿的外侧两侧边缘开设第一刀刃，保证刃口锋利的同时，不容易崩刃、磨损，同时第一刀齿外侧面开设有刀槽，刀槽两侧边缘安装有第二刀刃，静刀的连接板两个端面均具有第二刀齿，第二刀齿内侧面具有锯齿状结构，动刀转动一圈，能够对污物进行多次挤压切碎，并层层递进，确保无大颗粒固体污物进入叶轮腔体，粉碎效果好。

5.本发明的真空排污泵，所述排污腔体底部腔壁为弧形结构，且其最低点高度低于进污腔体和叶轮腔体底部腔壁的最低点高度，不仅可以使尽量多的污水被排出排污腔体，同时可以保证手动排污时将污水排净。

6.本发明的真空排污泵，进污管设置有单向止回阀，不仅可以保证进污管真空不泄露，同时可以有效防止进污腔体内污水反喷现象。

7.本发明的真空排污泵，将污物粉碎、真空抽吸和排污集于一体，占地面积小，易于安装，可有效防止管路堵塞，提高卫生集便系统的抽吸工作效率，减少人员等待时间。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本发明实施例1整体内部结构示意图；

图2为本发明实施例1整体结构俯视示意图；

图3为本发明实施例1整体结构侧视示意图；

图4为本发明实施例1隔板与连接肋板连接示意图；

图5为本发明实施例1动刀主视示意图；

图6为本发明实施例1动刀侧视示意图；

图7为本发明图6中的a向截面示意图；

图8为本发明实施例1静刀侧视示意图；

图9为本发明图8中的b向截面示意图；

图10为本发明实施例1叶轮机构主视示意图；

图11为本发明实施例1叶轮机构侧视示意图；

图12为本发明实施例1排污腔体结构示意图；

图13为本发明实施例2整体结构示意图；

其中，1.进污腔体，2.排污腔体，3.进污管，4.单向止回阀，5.透明端盖，6.电机，7.联轴器，8.旋转轴，9.栅格板，10.第一支撑轴承，11.第二支撑轴承，12.连接肋板，13.第一腔室，14.第二腔室，15.轮毂，16.螺旋状叶片，16-1.真空腔室，17.进水桨板，18.第一轴套，19.第二轴套，20.橡胶密封环，21.机械密封件，22.动刀，22-1.刀头，22-2.连接部，22-3.第一刀齿，22-4.第一刀刃，22-5.导槽，22-6.第二刀刃，22-7.进水凹槽，22-8.异物档杆，23.静刀，23-1.连接板，23-2.第二刀齿，23-3.过水凹槽，24.排污管，25.放水口，26.排泄阀，27.便器，28.控制阀，29.第一二位三通电磁阀，30.水增压器，31.第二二位三通电磁阀，32.过滤减压阀，33.污物箱，34.液位传感器,35.隔板，36.通孔。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

正如背景技术所介绍的，现有的带粉碎功能的排污泵扬程小，故障率高，粉碎刀易损坏，针对上述问题，本申请提出了一种高效粉碎式真空排污泵。

本申请的一种典型实施方式实施例1中，如图1-12所示，一种高效粉碎式真空排污泵，包括依次设置的进污腔体1、叶轮腔体和排污腔体2，所述进污腔体和叶轮腔体通过通道相连通，所述排污腔体和叶轮腔体通过通道相连通。

所述进污腔体的顶部腔壁连接有进污管3，所述进污管伸入进污腔体内部，污水能够通过进污管进入进污腔体，所述进污管的端部安装有单向止回阀4，所述单向止回阀不仅可以保证进污管真空不泄露，同时可以有效防止进污腔体内污水反喷现象，所述进污腔体的位于叶轮腔体所在一侧对侧的腔壁设置有观察口，所述观察口处安装有透明端盖5，透明端盖在保证无污水泄漏的同时，可以观察粉碎刀组件和固体沉积情况，同时透明端盖上标注有进污腔体、叶轮腔体及排污腔体能形成水环的最低液位。所述进污腔体上还设置有补水口，用于向进污腔体内补充液体。

所述排污腔体的一侧设置有驱动机构，所述驱动机构采用电机6，所述电机采用三相380v交流电机，所述电机的输出轴通过联轴器7与旋转轴8的一端连接，能够通过联轴器带动旋转轴的转动，所述联轴器固定在多个栅格板9上，所述栅格板沿圆周分布，其一端与排污腔体固定连接，另一端固定在电机的电机壳体上。

所述旋转轴与联轴器连接的端部通过第一支撑轴承10与排污腔体的腔壁转动连接，旋转轴的另一端伸入至叶轮腔体内部，且旋转轴位于叶轮腔体的偏心位置处(叶轮腔体中心位置下方位置)，所述旋转轴伸入叶轮腔体内部的一端与第二支撑轴承11连接，所述旋转轴与第二支撑轴承的内圈固定连接，第二支撑轴承的外圈与多个连接肋板12的一端固定连接，连接肋板的另一端与叶轮腔体的腔壁内侧面固定连接，所述连接肋板的一侧端面固定连接有与连接肋板垂直的隔板35，所述隔板与叶轮腔体的腔壁内侧面固定连接，隔板将叶轮腔体分割为第一腔室13和第二腔室14，隔板上设置有通孔36，用于污水通过连接肋板之间的空间进行流通。

旋转轴采用第一支撑轴承和第二支撑轴承进行支撑，保证旋转轴强度和刚度的同时，可以有效防止旋转轴末端固定的动刀因高速旋转引起的震颤，保证动刀与静刀的精密配合，并延长动刀和静刀的使用寿命。

所述第一腔室内的旋转轴轴段上连接有叶轮机构，所述叶轮机构包括固定连接在旋转轴上的轮毂15，所述轮毂的外周面上固定连接有两个沿轮毂轴线方向分布的螺旋状叶片16。

叶轮腔体注入液体后，轮毂转动，螺旋状叶片能够带动液体转动形成密封水环，开始吸真空，使进污腔体内快速形成真空空间。

所述轮毂采用锥形轴结构，靠近进污腔体一端的端面面积小于另一端的端面面积，可有效增加第一腔室污水进入时的过流面积，提高两个螺旋状叶片的抗气蚀能力，沿第一腔室的进水端到排水端的方向，叶轮机构工作时密封水环形成的真空腔室16-1逐渐减小，可以有效提高对真空腔室的加压率，层次加压，从而提高真空排污泵的有扬程。

所述螺旋状叶轮靠近进污腔体的端部截面为弧形面，弧度为45°，且固定有与螺旋状叶轮表面垂直的进水桨板17，能够达到最佳的抗气蚀性能和过流能力，有效提高了真空排污泵的抽吸效率。

本实施例的叶轮机构，不需要传统的引导轮、工作叶轮和排污轮的分开设计，有效减少了叶轮腔体的长度。

所述轮毂的两侧分别设有固定在旋转轴上的第一轴套18和第二轴套19，第一轴套和第二轴套用于对轮毂在旋转轴上进行定位，所述第一支撑轴承的一侧设有橡胶密封环20，橡胶密封环与第一轴套之间设置有机械密封件21，所述机械密封件采用现有的轴用机械密封件即可，其具体结构不进行详细叙述，橡胶密封环和机械密封用于确保污水无泄漏。

所述进污腔体和叶轮腔体之间的连接通道内设置有粉碎刀组件，所述粉碎刀组件包括与旋转轴端部固定连接的动刀22及与进污腔体腔壁内侧面固定连接的静刀23。

所述动刀包括刀头22-1，所述刀头通过连接部22-2和螺栓与旋转轴的端部固定连接，所述刀头为圆柱形结构，其一侧端面一体式连接有连接部，另一侧端面沿圆周均匀设置有四个第一刀齿22-3，所述第一刀齿的内侧面为弧形面，其外侧面的两侧边缘处设置有第一刀刃22-4，所述第一刀齿外侧面的中部位置开始有沿刀头轴线方向布置的刀槽22-5，所述刀槽的两侧边缘处开设有第二刀刃22-6。

相邻两个第一刀齿之间的刀头部位设置有进水凹槽22-7，用于方便污水流过粉碎刀组件进入叶轮腔体。

其中一个第一刀齿上固定有梯形的异物档杆22-8，可以将密度大、硬度高、体积小的固体异物挡开，并助其沉积到进污腔体底部。

所述静刀包括连接板23-1，所述连接板固定在进污腔体的腔壁内侧面上，所述连接板中部设置有开口，连接板通过开口套在刀头的外周，与刀头的外侧面之间的间隙约为0.5mm，连接板的两个侧端面上均沿圆周均匀设置有五个第二刀齿23-2，所述第二刀齿为锥形结构，其内侧面设置有7层梯形槽，形成锯齿形结构，第二刀齿的内侧面与第一刀齿的外侧面间隙约为0.5mm，连接板前后两个侧端面上的第二刀齿交错排布，且靠近排污腔体一侧的连接板端面上相邻两个第二刀齿之间设置有过水凹槽23-3，方便污水的流过。

本实施例中，第二刀齿的数量大于第一刀齿的数量，可以保证第一刀齿和第二刀齿总是会错开一定的角度，在避免了污水流速降低的同时，也保证固态污物在任何时刻都会被挤压切碎。

本实施例中，在真空作用下，固态污物会进入第一刀齿和第二刀齿之间的空间，动刀每转动一圈，第一刀齿的第一刀刃和第二刀刃配合第二刀齿内侧面的锯齿状结构对固态污物进行多次挤压切割，确保污物完全被粉碎，确保了无大颗粒固态污物进入叶轮腔体。

所述排污腔体的底部腔壁为弧形结构，具有一定的储水空间，顶部腔壁为平面结构，所述排污腔体的底部腔壁的高度低于叶轮腔体及进污腔体的底部腔壁的高度，所述排污腔体的底部腔壁上开设有放水口25，底部腔壁采用弧形结构，可以使排污腔体内的滞留液体聚于排污腔体的底部，便于通过放水口手动排出，所述放水口还可以通过内螺纹结构与电动球阀连接，从而实现排污腔体排空的自动控制，为了尽量减小排污腔体的体积，排污腔体顶部腔壁为平面结构，无需留出储水空间，排污腔体的顶部腔壁连接有排污管24，污水能够通过排污管排出。

日常排污泵正常工作时，污水通过排污管排出，放水口利用螺母或阀门关闭，当排污泵不工作时，利用放水口排出排污腔体内的残留污水。

本实施例的真空排污泵运行时，首先通过进污管向进污腔体、叶轮腔体及排污腔体内注入液体(水)，直至水位达到透明端盖上标注的液位，电机带动旋转轴转动，螺旋状叶轮转动带动液体旋转形成密封水环，开始抽吸真空，使进污腔体内快速形成真空空间，达到设定的真空度后，单向止回阀打开，污水进入进污腔体，在真空力的作用下，向叶轮腔体运动，动刀转动，同静刀共同作用，将固态污物进行粉碎，密度大、硬度高、体积小的固体异物在异物档杆的作用下沉到进污腔体底部，污水通过叶轮和水环形成的真空腔室输送至排污腔体，在真空腔室的压缩过程中，形成一定扬程介质，通过排污管排出，可达到5m左右的扬程。

本实施例的真空排污泵，外部尺寸为315mm*128.5mm*89mm，重量仅25kg，占地面积小，重量轻，安装方便。

实施例2：

本实施例公开了一种卫生集便系统，如图13所示，采用所述的高效粉碎式真空排污泵，所述进污管通过排泄阀26与便器27连接，所述排泄阀通过控制阀28与控制器连接，由控制器控制控制阀对排泄阀的供气，从而控制排泄阀的工作，所述排泄阀为二位二通阀，所述控制阀为三位五通阀，便器通过第一二位三通电磁阀29与水增压器30连接，水增压器通过所述第一二位三通电磁阀与外部水源连接，所述水增压器通过第二二位三通电磁阀31与过滤减压阀32连接，所述过滤减压阀与外部气源连接，所述控制器与高效粉碎式真空排污泵的电机连接，控制电机的工作，控制器还与第二二位二通电磁阀连接，控制其工作，所排污腔体通过排污管与污物箱33连接，能够将污水排至污物箱内，所述污物箱内设置有液位传感器34，液位传感器与控制器连接，能够将采集的液位信息传输给控制器。

整个待机时，便器组成中的排泄阀处于关闭状态，水增压器(24)处于上满水状态，电机处停止状态；当系统工作时，首先电机工作约1秒，在便器与真空排污泵之间的管路内建立真空，然后水增压器(24)开始对便器进行冲洗，冲洗约2秒后停止；冲洗约1.5秒后，排泄阀打开，便器中的粪便污水在真空的抽吸作用下进入排污管路，并到达进污腔体和叶轮腔体之间的粉碎刀组件，通过动刀和静刀的高速旋转切割，污物被粉碎后进入叶轮腔体，被螺旋状叶轮加压，通过排污腔体的排污管输送到污物箱中；排泄阀打开3-5秒后关闭，排泄阀关闭的同时，电机停止工作，待水增压器重新上满水后，整个系统进入待机状态。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。