正压触发转换器及真空阀控制系统的制作方法

1.本发明属于水处理设备技术领域，特别是涉及一种正压触发转换器及具有该转换器的真空阀控制系统。


背景技术：

2.在真空输送系统中，真空阀是收集接入的关键设备，转换器是真空阀工作所依赖的检测控制关键装置。随着真空输送需求增加，真空阀转换器将成为输送系统的技术开发和应用热点。
3.真空负压井内真空阀的作动关系整体真空系统的运行,最传统且简单的方式是采用电磁阀电力驱动该真空阀运行启闭,因此各真空井与真空站间必须布设各井专用电力传输线,这在小范围室内建筑布设收集点(井)时还能接受,但在户外区域作大面积(距离3-5公里直径)范围设置真空抽水点时就产生大数量电力缆线铺设挖埋问题，为此，本领域技术人员积极创设出一种不需要电力,仅以井内水位变化产生气压差而实现气体压力驱动进而达到控制真空阀开启与关闭的目的。


技术实现要素：

4.本发明主要解决的技术问题是提供了一种正压触发转换器及真空阀控制系统，不需要电力，仅以井内水位变化产生气压差而实现气体压力驱动进而达到控制真空阀开启与关闭的目的。
5.为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：
6.本发明提供一种正压触发转换器，与真空阀相连，用于控制真空阀的开启与关闭，包括第一气室组、第二气室组和连通机构，所述连通机构设于第一气室组且连接第二气室组，所述第一气室组和所述第二气室组之间具有连接通道，所述第二气室组内设有切换机构，所述第一气室组内气压变化能够驱动连通机构动作以连通第一气室组和第二气室组从而引起第二气室组内气压变化，所述第二气室组内气压变化能够驱动第二气室组内的切换机构动作从而实现对真空阀开启与关闭的控制。
7.进一步地说，所述第一气室组连通液面，所述第一气室组内气压随液面的液位高低变化而变化。
8.进一步地说，所述连通机构包括第一隔膜、翘杆和第一滑动轴，所述第一隔膜设于第一气室组内，所述翘杆的中部铰接于转换器内部，其两端分别连接第一隔膜和第一滑动轴，所述第一滑动轴连接有密封堵头，所述密封堵头设于第一气室组内，所述第一气室组内气压变化能够驱动第一隔膜形变产生位移同时带动翘杆转动，所述翘杆转动驱动第一滑动轴带动密封堵头上下移动以实现第一气室组和第二气室组的连通与分隔。
9.更进一步地说，所述第一滑动轴还连接有第一弹簧，所述第一弹簧和所述密封堵头同轴设置，所述第一弹簧设于第二气室组内，所述第一滑动轴带动密封堵头上移时挤压第一弹簧且在第一弹簧的作用力下回归原位。
10.进一步地说，所述切换机构包括第二隔膜和第二滑动轴，所述第二隔膜设于第二气室组内，所述第二滑动轴的一端连接第二隔膜，所述连通机构连通第一气室组和第二气室组引起第二气室组内气压变化，从而驱动第二隔膜形变产生位移以带动第二滑动轴同步移动，第二滑动轴的另一端在控制真空阀开启的打开位置和控制真空阀关闭的关闭位置之间做直线往复运动。
11.更进一步地说，所述切换机构还包括第二弹簧，所述第二弹簧与第二隔膜相连，第二隔膜形变产生位移时能够挤压第二弹簧且在第二弹簧的作用力下恢复形变。
12.进一步地说，述第二气室组包括若干气体通道，若干所述气体通道分别连通真空和大气压。
13.本发明还提供一种具有上述正压触发转换器的真空阀控制系统，包括转换器和真空阀，所述转换器与真空阀相连以控制真空阀开启与关闭。
14.进一步地说，所述真空阀包括上壳体、下壳体和第三隔膜，第三隔膜夹装在上壳体与下壳体之间，使上壳体与下壳体之间被第三隔膜密封且互不通气；所述第三隔膜为平面橡胶膜。
15.本发明的有益效果是：
16.1、本发明中的转换器设计有第一气室组、第二气室组以及连接第一、二气室组的连通机构，第二气室组连通真空井内液面，第一气室组内气压变化能够驱动连通机构动作以连通第一气室组和第二气室组从而引起第二气室组内气压变化，第二气室组内气压变化能够驱动第二气室组内的切换机构动作从而实现对真空阀开启与关闭的控制，本发明仅以真空井内液面液位上升的气压推力即可实现该转换器输出端(与真空阀的连接端)的气压切换来驱动真空阀开启与关闭，借由小气量气体驱动连通机构动作来引入大气量气体驱动第二气室组内切换机构实现对真正目标物真空阀的开启与关闭，结构精巧，设计合理，整个过程只使用物理性气体压力差变化驱动转换进行真空阀开启与关闭,不需使用电力(电池、太阳能)，节省运营成本，实用性强。
17.2、真空阀的阀板牵引轴采用不锈钢材质，不锈钢材料具有强度高、温度耐受性高及耐蚀性大的优点，解决原塑料轴高温耐受性差(须低于70℃)膨胀及形变数过大，以及由于阀板牵引轴变形致轴滑动摩插过大造成阀板不易闭合问题。
18.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明。
附图说明
19.图1为实施例1的结构示意图；
20.图2为实施例1中连通机构的结构示意图(不含第一隔膜)；
21.图3为实施例2的结构示意图一(真空阀开启状态)；
22.图4为实施例2的结构示意图二(真空阀关闭状态)；
23.图5为实施例2中真空阀的结构示意图(阀板关闭状态)；
24.附图中各部分标记如下：
25.转换器1、连通机构11、第一隔膜111、翘杆112、第一滑动轴113、密封堵头114、第一弹簧115、第二隔膜16、第二滑动轴17、第二弹簧18，气室b1、气室b2、气室b3、气室b4、气室
b5、气室b6、气室b7、连接通道a’、通道b’、通道c’、真空补气口d’、铰接点g；
26.真空阀2、上壳体21、上通气口211、下壳体22、下通气口221、阀口23、第三弹簧24、第三隔膜25、阀板机构26、阀板牵引轴261、阀板262；
27.液位侦测管3；
28.高液位w1、低液位w0。
具体实施方式
29.以下通过特定的具体实施例说明本发明的具体实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的优点及功效。本发明也可以其它不同的方式予以实施，即，在不背离本发明所揭示的范畴下，能予不同的修饰与改变。
30.实施例1：一种正压触发转换器，与真空阀相连，并用于控制真空阀的开启与关闭，所述转换器1包括第一气室组、第二气室组和连通机构11，所述连通机构设于第一气室组且连接第二气室组，所述第一气室组和所述第二气室组之间具有连接通道，所述第二气室组内设有切换机构，所述第一气室组内气压变化能够驱动连通机构动作以连通第一气室组和第二气室组从而引起第二气室组内气压变化，所述第二气室组内气压变化能够驱动第二气室组内的切换机构动作从而实现对真空阀开启与关闭的控制。
31.本实施例中，所述第一气室组连通液面，所述第一气室组的气压随液面的液位高低变化而变化。
32.具体的，如图1所示，所述第一气室组包括气室(b1,b2),所述第二气室组包括气室(b3,b4,b5,b6,b7),气室b2与气室b5之间具有连接通道a’,所述气室b1连通井内液面，所述气室b2连通大气，所述气室b3、气室b4和气室b5连接真空，所述b7连接大气,所述气室b5和气室b6之间具有连接两气室的通道b’，所述b6和气室b7之间具有连接两气室的通道c’；所述气室b3具有长保真空气体来源的真空补气口d’，该真空补气口远远小于连接通道a’的孔径，以此确保连接通道a’全开时可大于所述真空补气口的进气量,这样气室b3才会逐渐由真空负压状态转换成为大气状态。
33.具体的，如图2所示，所述连通机构11包括第一隔膜111、翘杆112和第一滑动轴113，所述第一隔膜设于第一气室组内将第一气室组分隔为互不相通的气室b1和气室b2,所述翘杆设于所述气室b2,所述翘杆的中部铰接于转换器内部，所述翘杆的两端分别连接第一隔膜和第一滑动轴，所述第一滑动轴的顶端与所述翘杆活动连接，所述第一滑动轴贯穿进入气室b3，所述第一滑动轴连接有密封堵头114和第一弹簧115，所述第一弹簧连接于第一滑动轴的末端，所述第一弹簧和所述密封堵头同轴设置，所述密封堵头设于气室b2，所述第一弹簧设于气室b3，所述第一滑动轴带动密封堵头上移时挤压第一弹簧且在第一弹簧的作用力下回归原位。
34.当井内的液位上升时，会挤压液位侦测管中既有的空气层,使空气层压力不断升高,这升高的空气压力借由微细连通管传送到气室b1,不断压缩的空气会在气室b1中累积,并持续施力于第一隔膜上,使第一隔膜发生形变并产生向下的位移，第一隔膜带动气室b2内的翘杆绕铰接点g反向转动，翘杆的另一端带动第一滑动轴及密封堵头向上移动同时挤压第一弹簧，气室b2和气室b3之间的连接通道a’打开，气室b2内的大气逐渐通入气室b3中；当井内的液位下降时，第一隔膜逐渐恢复形变，带动翘杆绕铰接点g正转，翘杆的另一端带
动第一滑动轴及密封堵头向下移动，密封堵头在第一弹簧的反作用力下，密封连接通道a’，即第一气室组和第二气室组之间分隔不相通。
35.本实施例中，密封堵头为圆锥形橡胶堵头。
36.本实施例中，所述切换机构包括第二隔膜16、第二滑动轴17和第二弹簧18，所述第二隔膜设于第二气室组内且位于气室b3和气室b4之间，所述气室b3和气室b4互不相通，所述第二滑动轴的一端连接第二隔膜，另一端穿过气室b4、气室b5后位于气室b6中，所述第二弹簧设于气室b4中，所述第二弹簧与第二隔膜相连；当气室b3与气室b2连通，气室b3通入大气，气室b3由真空负压状态转变成常压状态，由于气室b4为真空负压状态，气室b3和气室b4之间的气压差驱动第二隔膜形变位移，第二隔膜位移时能够挤压第二弹簧并带动第二滑动轴向关闭位置移动；当连接通道a’密封时，气室b3与气室b2互不相通，气室b3逐渐恢复真空负压状态，第二隔膜在第二弹簧的反作用力下逐渐恢复形变、趋于平坦。
37.当所述通道b’开通且通道c’关闭时，气室b5内的真空通入气室b6中，将气室b6与真空阀连接，此时，所述转换器能够控制真空阀开启，而第二滑动轴此时位于通道c’处，该位置即为控制真空阀开启的打开位置；当所述通道b’关闭且通道c’开通时，气室b7内的大气通入气室b6中，将气室b6与真空阀连接，此时，所述转换器能够控制真空阀关闭，而第二滑动轴此时位于通道b’处，该位置即为控制真空阀开启的关闭位置；因此，第二气室组内气压变化能够驱动第二隔膜形变产生位移以带动第二滑动轴同步移动，第二滑动轴的另一端在控制真空阀开启的打开位置和控制真空阀关闭的关闭位置之间做直线往复运动。
38.本实施例中，气室b3通入大气压以驱动切换机构动作，故命名为正压触发转换器。
39.本实施例的动作过程为：
40.转换器驱动真空阀开启:
41.真空井内进水累积水位达高液位，真空井内液位侦测管内气体因为真空井液位上升产生气体压缩，压缩气体传输到正压触发转换器上端接口并进入气室b1,当真空井内水位达高液位w1时,压缩气体也在气室b1内达最高峰值并产生最大压力传输隔膜的形变，气室b2与气室b1之间的压力差使第一隔膜产生变形位移，并带动翘杆同步位移，当气室b1持续增压大于第一弹簧时,翘杆的另一端带动第一滑动轴及密封堵头向上移动同时挤压第一弹簧，气室b2和气室b3之间的连接通道a’打开，气室b2内的大气逐渐通入气室b3中，当连接通道a’开启大气通量大于气室b3真空补气口通量时,会使气室b3由真空负压状态转变成大气正压状态，由于气室b4连接真空负压保持真空负压状态,气室b3与气室b4之间的压力差使得第二隔膜产生变形位移，并带动第二滑动轴同步位移，第二滑动轴的末端位于打开位置时，通道c’关闭以阻止气室b7内的大气进入气室b6,同时通道b’通路,真空气体通入气室b6,气室b6转变为真空负压状态，将气室b6连通真空阀，即可控制真空阀的开启。
42.转换器驱动真空阀关闭：
43.真空井内水位在低液位w0时，真空井内液位侦测管中气体空间变大气体压力变小,转换器与液面连通的第一气室组内气室b1与气室b2的气压差变小,第一隔膜形变恢复趋向平坦状，同时在第一弹簧反作用力的共同作用下,翘杆的另一端正转带动第一滑动轴及密封堵头向下移动，密封连接通道a’，即第一气室组和第二气室组分隔不相通/气室b1与气室b2分隔不相通，阻断气室b2内的大气进入气室b3,由于气室b3连接真空,真空补气口会持续补充真空进入气室b3,使气室b3逐渐转变成为真空负压状态,值得注意的是,该真空补
气口的补气量远小于连接通道a’全开时的补气量，气室b3转换成真空负压状态后也会使得与气室b4之间不存在压差,第二隔膜会逐步随气室b3回归大气状态的快慢逐步趋向平坦,同时驱动第二滑动轴同步移动,第二滑动轴回归原位堵住通道b’以切断真空通入,同时开启通道c’让大气补充进入气室b6，气室b6逐渐转变为大气状态,将气室b6连接真空阀，即可控制真空阀的关闭。
44.实施例2：一种具有实施例1中所述的正压触发转换器的真空阀控制系统，如图3-图4所示，包括转换器1和真空阀2，所述转换器与真空阀相连以控制真空阀开启与关闭。
45.如图5所示，所述真空阀包括上壳体21、下壳体22、管道23和第三隔膜25，所述上壳体具有上通气口211，所述下壳体具有下通气口221，第三隔膜夹装在上壳体与下壳体之间，使上壳体与下壳体之间被第三隔膜密封且互不通气；所述管道连接于下壳体；所述第三隔膜为平面橡胶膜。
46.如图5所示，本实施例中，所述上壳体内设有第三弹簧24，所述第三弹簧与第三隔膜连接，所述阀板机构设于下壳体内且与第三隔膜连接，当上通气口连通真空且下通气口连接大气压时，第三隔膜发生形变，带动阀板机构向上壳体位移并挤压第三弹簧，此时实现真空阀的开启；当下通气口连通真空且上通气口连接大气压时，上下壳体气压差以及第三弹簧具有的压缩力将共同促使第三隔膜逐渐恢复形变，第三隔膜的弹力和第三弹簧的作用力共同带动带动阀板机构向阀口23移动，如此实现真空阀的关闭。
47.具体的，如图5所示，所述阀板机构26包括阀板牵引轴261和阀板262，所述阀板牵引轴的一端连接第三隔膜，另一端连接阀板，所述阀板牵引轴带动阀板随第三隔膜的形变位移而移动。第三隔膜的上、下方因为气压变化,进而使此第三隔膜作上下巨大变形移动,第三隔膜变形移动距离往往代表下方阀板机构启闭的行程距离。
48.本实施例中，为了使阀板与下壳体的内壁紧密贴合，所述阀板外部包覆一层橡胶，该包胶型式可采阀板本体全包胶、或与阀板与管道接合处嵌入橡胶的部分包覆橡胶处理,如此，橡胶的微形变可提高接触点的密合性。
49.本实施例中，考虑到阀板机构与管道接合点的密合性，将阀板机构倾斜设置，即所述阀板牵引轴的行程方向与水流方向具有夹角，所述夹角为20-75
°
，所述阀板牵引轴与所述阀口相垂直。
50.本实施例中，所述阀板牵引轴采用不锈钢材料，不锈钢材料具有强度高、温度耐受性高及耐蚀性大的优点，解决原塑料轴高温耐受性差(须低于70℃)膨胀及形变数过大，以及由于阀板牵引轴变形致轴滑动摩插过大造成阀板不易闭合问题。
51.本实施例中，真空阀的上壳体、下壳体可选择不锈钢、金属、合金或各种塑料(pvc、pe、pp、玻璃纤维或pa等)材质来制作。
52.本实施例中，由于第三隔膜的变形位移往往代表下方阀板机构启闭的行程距离,因此第三隔膜设计必须具密封性高、移动变量大及耐拉挤不易破损多种特性,故，第三隔膜选用多为改性橡胶、特氟龙或硅胶片等耐压可变形的塑料材质。由于越长的作动行程越能让阀板开启更高更完整,而长作动行程的发生完全受制于阀板机构连接的第三隔膜的形变量,因此高弹性、高变形的塑料橡胶膜片是必要的。
53.本实施例中的，管道与管道的连接、上壳体与下壳体之间的连接等，可以选用法兰连接、牙口由任銜接或管卡衔接等多种方式。
54.本实施例中，所述转换器可以连接于并控制市面上的各种具有同样功能但不同结构的真空阀的开启与关闭，并不仅限于本实施例中所述的真空阀，本实施例仅仅作为示范性的，而且是非限制性的。
55.本发明的工作原理或工作流程：
56.真空阀开启:
57.真空井内进水累积水位达高液位，真空井内液位侦测管内气体因为真空井液位上升产生气体压缩，压缩气体传输到正压触发转换器上端接口并进入气室b1,当真空井内水位达高液位w1时,压缩气体也在气室b1内达最高峰值并产生最大压力传输隔膜的形变，气室b2与气室b1之间的压力差使第一隔膜产生变形位移，并带动翘杆同步位移，当气室b1持续增压大于第一弹簧时,翘杆的另一端带动第一滑动轴及密封堵头向上移动同时挤压第一弹簧，气室b2和气室b3之间的连接通道a’打开，气室b2内的大气逐渐通入气室b3中，当连接通道a’开启大气通量大于气室b3真空补气口通量时,会使气室b3由真空负压状态转变成大气正压状态，由于气室b4连接真空负压保持真空负压状态,气室b3与气室b4之间的压力差使得第二隔膜产生变形位移，并带动第二滑动轴同步位移，第二滑动轴的末端位于打开位置时，通道c’关闭以阻止气室b7内的大气进入气室b6,同时通道b’通路,真空气体通入气室b6,气室b6转变为真空负压状态，将气室b6连通真空阀，即真空阀的上通气口连通真空且下通气口连通大气压时，第三隔膜产生向上壳体方向的形变位移，此时第三隔膜挤压上壳体内的弹簧并带动阀板机构向上壳体方向移动，则真空阀逐渐开启至全开，管道内水流流动。
58.真空阀关闭：
59.真空井内水位在低液位w0时，真空井内液位侦测管中气体空间变大气体压力变小,转换器与液面连通的第一气室组内气室b1与气室b2的气压差变小,第一隔膜形变恢复趋向平坦状，同时在第一弹簧反作用力的共同作用下,翘杆的另一端正转带动第一滑动轴及密封堵头向下移动，密封连接通道a’，即第一气室组和第二气室组分隔不相通/气室b1与气室b2分隔不相通，阻断气室b2内的大气进入气室b3,由于气室b3连接真空,真空补气口会持续补充真空进入气室b3,使气室b3逐渐转变成为真空负压状态,值得注意的是,该真空补气口的补气量远小于连接通道a’全开时的补气量，气室b3转换成真空负压状态后也会使得与气室b4之间不存在压差,第二隔膜会逐步随气室b3回归大气状态的快慢逐步趋向平坦,同时驱动第二滑动轴同步移动,第二滑动轴回归原位堵住通道b’以切断真空通入,同时开启通道c’让大气补充进入气室b6，气室b6逐渐转变为大气状态,将气室b6连接真空阀，即真空阀的上通气口与下通气口皆连通大气压时，第三隔膜形变恢复且在弹簧的巨大反作用力下共同推动阀板机构向下壳体方向移动至抵紧管道内阀口，阀板与阀口密封贴合，则真空阀关闭，管道内水流切断。
60.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。
61.在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为
基于附图所示的方位或位置关系，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装置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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
62.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。