公布日：2024.03.08
申请日：2023.12.13
分类号：E03F1/00(2006.01)I;E03F5/04(2006.01)I;E03F7/00(2006.01)I
摘要
本发明公开一种稳定可靠可调节的单双相流负压污水收集井及系统，收集井包括设有进水口且连通有负压抽吸管的壳体，负压抽吸管于壳体底部形成出水吸口；封堵组件包括封堵头及隔离罩，二者之间形成气液混合空间；根据液位高度驱动封堵组件封堵或开启出水吸口的封堵驱动组件；用于调节封堵头有效封堵面与隔离罩开口平面之间距离的堵头位置调节组件；以及用于调节气液混合空间与外部大气环境气流通量的气通量调节组件。通过在封堵头上配置隔离罩以形成气液混合空间，在负压抽吸过程中改变气液混合空间与外部大气环境的气通量、及封堵头与隔离罩间的相对位置，实现负压抽吸管中气液混合比例的调节，结构简单，可靠性高，运行稳定且易于维护。
权利要求书
1.一种稳定可靠可调节的单双相流负压污水收集井，其特征在于，包括：壳体(1)，内部配置有集水空间(3)且开设有进水口(2)，集水空间(3)连通设置有负压抽吸管(9)，所述负压抽吸管(9)于集水空间(3)中形成出水吸口(10)；封堵组件，设置于所述出水吸口(10)上方，包括一用于封堵出水吸口(10)的封堵头(11)以及设置于所述封堵头(11)上方的隔离罩(12)，所述隔离罩(12)与封堵头(11)之间形成一气液混合空间(13)；封堵驱动组件，配置为根据集水空间(3)中液位高度驱动封堵组件朝向或远离出水吸口(10)以封堵或开启所述出水吸口(10)；堵头位置调节组件，配置为用于调节所述封堵头(11)有效封堵面与隔离罩(12)开口平面之间间距；以及气通量调节组件，配置为用于调节所述气液混合空间(13)与外部大气环境气流通量大小；其中，当所述集水空间(3)中的液位逐渐升高并高于第一设定值后，所述封堵驱动组件驱动所述封堵组件远离所述出水吸口(10)，开启负压抽吸；当所述集水空间(3)中的液位逐渐降低且低于第二设定值后，所述封堵组件中的封堵头(11)封堵所述出水吸口(10)。
2.根据权利要求1所述的稳定可靠可调节的单双相流负压污水收集井，其特征在于，所述出水吸口(10)开口朝上设置于集水空间(3)的底部位置，所述封堵驱动组件包括：浮体(14)，浮动设置于所述集水空间(3)中，与所述封堵组件固定连接，随液位升降；驱动限位件，配置为与壳体(1)固定连接，用于限定浮体(14)随液位升降时的运动方向；其中，当所述浮体(14)位于初始位置时，所述封堵头(11)抵紧所述出水吸口(10)；当集水空间(3)中液位上升至所述第一设定值后，浮体(14)所受浮力大于浮体(14)重力、封堵组件重力及负压抽吸管(9)对封堵头(11)的吸力之和，浮体(14)上浮带动所述封堵头(11)脱离所述出水吸口(10)，开启负压抽吸。
3.根据权利要求2所述的稳定可靠可调节的单双相流负压污水收集井，其特征在于，所述浮体(14)采用空心浮球或低密度材料制成；所述浮体(14)体积由下至上逐渐增大；或所述浮体(14)顶部和底部体积大于中部体积；或所述浮体(14)包括上浮体(28)和下浮体(29)，所述上浮体(28)与下浮体(29)之间经连接件间隔设定距离固定连接；或所述浮体(14)包括多个经连接件呈设定间距固定连接的子浮体(14)，各子浮体(14)呈竖直排布。
4.根据权利要求3所述的稳定可靠可调节的单双相流负压污水收集井，其特征在于，所述驱动限位件包括：导向限位杆(16)，配置为至少一根，至少一端与壳体(1)内侧壁固定连接，至少一段杆体沿出水吸口(10)的开口方向设置且贯穿所述浮体(14)，所述浮体(14)滑移设置于所述导向限位杆(16)上；或导向限位筒(17)，包括一沿出水吸口(10)开口方向设置的筒体，所述筒体至少一端与壳体(1)内侧壁固定连接，所述筒体的侧壁或底部开口配置有供污水进入筒体的进水孔(18)，所述浮体(14)的截面形状与所述筒体截面形状相适配，滑动套接于所述筒体内。
5.根据权利要求4所述的稳定可靠可调节的单双相流负压污水收集井，其特征在于，所述导向限位杆(16)的顶端经内置安装法兰固定设置于壳体(1)内侧壁上，所述导向杆整体设置为直杆，或沿出水吸口(10)开口方向设置的一段经弯折得到，其自由端朝向且靠近所述出水吸口(10)。
6.根据权利要求4所述的稳定可靠可调节的单双相流负压污水收集井，其特征在于，所述壳体(1)底部向内凹陷一体形成用于卡定所述筒体的第一底座(19)，或于壳体(1)底壁上固定安装设置有用于卡定所述筒体的第二底座(20)；所述进水孔(18)设置于所述筒体的侧壁上，或开设于所述第二底座(20)上；所述筒体上配置有与所述第一底座(19)或第二底座(20)相适配的卡定结构。
7.根据权利要求4所述的稳定可靠可调节的单双相流负压污水收集井，其特征在于，所述出水吸口(10)的开口方向呈竖直向上设置，且开口配置为喇叭状；所述导向限位杆(16)或导向限位筒(17)均呈竖直设置，所述封堵头(11)与所述出水吸口(10)同轴设置；所述封堵头(11)配置为球状或圆台状；所述封堵头(11)整体由橡胶制成，或内核由硬质材料制成，表面包覆软质密封层。
8.根据权利要求4所述的稳定可靠可调节的单双相流负压污水收集井，其特征在于，所述隔离罩(12)呈杯状且开口朝下设置，所述封堵头(11)经一贯穿所述隔离罩(12)顶部的连杆(21)设置于所述隔离罩(12)内；所述连杆(21)与隔离罩(12)相接的一段表面设置有螺纹，所述连杆(21)与所述隔离罩(12)螺纹连接；所述堵头位置调节组件包括一用于旋拧所述连杆(21)和/或隔离罩(12)的旋拧手柄(22)。
9.根据权利要求4所述的稳定可靠可调节的单双相流负压污水收集井，其特征在于，所述气通量调节组件包括进气管(23)，所述进气管(23)远离所述封堵组件的一端开口位于浮体(14)上方，靠近封堵组件的一端穿过所述隔离罩(12)与所述气液混合空间(13)相连通；所述进气管(23)位于浮体(14)上方的一段设置有用于调节其气通量的调节阀(24)。
10.根据权利要求7所述的稳定可靠可调节的单双相流负压污水收集井，其特征在于，所述负压抽吸管(9)靠近出水吸口(10)的一段位于集水空间(3)的底部且呈竖直向上设置，抽吸口处翻折形成或连接有喇叭口；所述驱动限位件包括一竖直固定设置于集水空间(3)中的导向限位筒(17)，所述出水吸口(10)位于所述导向限位筒(17)内部；所述浮体(14)与所述导向限位筒(17)同轴滑移设置，且浮体(14)底部沿导向限位筒(17)的轴向开设有气密槽，所述气密槽于浮体(14)底部形成开口；所述隔离罩(12)配置为所述浮体(14)本体，所述封堵头(11)经穿设于所述浮体(14)中的连杆(21)连接设置于所述气密槽中，与所述气密槽之间形成所述气液混合空间(13)；所述浮体(14)上贯穿开设有与所述气液混合空间(13)相连通的进气通道，所述气通量调节组件包括一进气管(23)，所述进气管(23)的一端伸出到浮体(14)上方，另一端与所述进气通道或直接与气液混合空间(13)相连通；所述堵头位置调节组件配置于所述浮体(14)与连杆(21)之间。
11.根据权利要求10所述的稳定可靠可调节的单双相流负压污水收集井，其特征在于，所述浮体(14)与导向限位筒(17)之间设置有用于防止所述浮体(14)转动的限位结构或限位件；所述浮体(14)中竖直贯穿开设有连接通道；所述堵头位置调节组件包括连杆(21)、锁紧螺母(26)以及固定在浮体(14)顶部的固定螺母(27)，连杆(21)经连接通道伸入到气液混合空间(13)中的一端与封堵头(11)固定连接，另一端穿出到浮体(14)顶部并设置有一旋拧手柄(22)，连杆(21)与浮体(14)相接的一段侧壁开设有与固定螺母(27)相适配的螺纹，连杆(21)经固定螺母(27)与浮体(14)螺纹连接。
12.根据权利要求1所述的稳定可靠可调节的单双相流负压污水收集井，其特征在于，所述壳体(1)呈下大上小的杯状结构，其内部靠下一段配置为所述集水空间(3)，靠上一段配置为维护空间(4)，壳体(1)开口处配置有盖板(6)；所述壳体(1)的侧壁上靠近维护空间(4)处设置有至少一个进水口(2)；所述负压抽吸管(9)穿过所述维护空间(4)进入到集水空间(3)中，并在集水空间(3)底部形成所述出水吸口(10)；所述维护空间(4)与集水空间(3)之间可拆卸设置有隔板(8)；所述维护空间(4)中设置有用于反映负压污水收集井中各组件工作状态的监测器件。
13.一种稳定可靠可调节的单双相流负压污水收集系统，其特征在于，包括用于提供系统负压的真空泵站，以及经负压抽吸管(9)道相连通的多个如前所述的稳定可靠可调节的单双相流负压污水收集井。
发明内容
针对实际运用中负压污水收集井故障率高、可靠性低且不易维护，负压管道内气液混合比也难以调节的问题，本申请目的一在于提出一种稳定可靠可调节的单双相流负压污水收集井，其能够省去负压污水收集井中复杂而精密的电子或机械组件，实现负压污水收集的同时实现对负压管道中气液混合比例的调节，具备高可靠性、高稳定性、易维护且适用范围广的特点。基于上述负压污水收集井，本申请目的二在于提出一种稳定可靠可调节的单双相流负压污水收集系统，具体方案如下：一种稳定可靠可调节的单双相流负压污水收集井，包括：壳体，内部配置有集水空间且开设有进水口，集水空间连通设置有负压抽吸管，所述负压抽吸管于集水空间中形成出水吸口；封堵组件，设置于所述出水吸口上方，包括一用于封堵出水吸口的封堵头以及设置于所述封堵头上方的隔离罩，所述隔离罩与封堵头之间形成一气液混合空间；封堵驱动组件，配置为根据集水空间中液位高度驱动封堵组件朝向或远离出水吸口以封堵或开启所述出水吸口；堵头位置调节组件，配置为用于调节所述封堵头有效封堵面与隔离罩开口平面之间竖直距离；以及气通量调节组件，配置为用于调节所述气液混合空间与外部大气环境气流通量大小；其中，当所述集水空间中的液位逐渐升高并高于第一设定值后，所述封堵驱动组件驱动所述封堵组件远离所述出水吸口，开启负压抽吸；当所述集水空间中的液位逐渐降低且低于第二设定值后，所述封堵组件中的封堵头封堵所述出水吸口。
通过上述技术方案，封堵组件在受到封堵驱动组件的驱动朝向出水吸口运动以封堵出水吸口的过程中，当封堵头的有效封堵面位于隔离罩开口之外时，封堵头先于隔离罩与出水吸口相接触，在关断过程中负压抽吸管始终为液相流，即没有空气进入到负压抽吸管；当封堵头的有效封堵面位于隔离罩开口内部时，隔离罩的开口先于封堵头与出水吸口相接触，在关断过程中会有部分空气混合着污水一起进入到负压抽吸管中，实现气液双相混合流的效果。通过改变封堵头与隔离罩开口平面之间的相对距离、和/或气液混合空间与外部大气环境气通量的大小，便可以灵活方便的调节负压抽吸管中气液混合的比例，例如，当堵头远离隔离罩开口且气液混合空间与外部大气环境的气通量略小于负压抽吸管的负压抽吸气通量时，气液混合空间中将会被吸入大量的空气，同时由于企业混合空间整体呈负压状态，少量的污水也会被吸入到负压抽吸管中，由此实现超高气液比的双相混合流。上述方案中只需要调节气液混合空间与外部大气环境之间的气通量以及封堵头与隔离罩之间的相对位置即可，结构简单，调节方便，控制效果更为可靠。
进一步的，所述出水吸口开口朝上设置于集水空间的底部位置，所述封堵驱动组件包括：浮体，浮动设置于所述集水空间中，与所述封堵组件固定连接，随液位升降；驱动限位件，配置为与壳体固定连接，用于限定浮体随液位升降时的运动方向；其中，当所述浮体位于初始位置时，所述封堵头抵紧所述出水吸口；当集水空间中液位上升至所述第一设定值后，浮体所受浮力大于浮体重力、封堵组件重力及负压抽吸管对封堵头的吸力之和，浮体上浮带动所述封堵头脱离所述出水吸口，开启负压抽吸。
通过上述技术方案，利用液位上升时浮体受到的浮力驱动封堵组件运动，可以根据液位高低自动实现对出水吸口的封堵或开启，结构简单，稳定可靠。利用驱动限位件可以确保封堵件沿设定方向，即朝向或远离出水吸口的方向往复运动，避免封堵件在运动过程中横向位置相对于出水吸口发生偏差，保证封堵件的封堵效果。
进一步的，所述浮体采用空心浮球或低密度材料制成；所述浮体体积由下至上逐渐增大；或所述浮体顶部和底部体积大于中部体积；或所述浮体包括上浮体和下浮体，所述上浮体与下浮体之间经连接件间隔设定距离固定连接；或所述浮体包括多个经连接件呈设定间距固定连接的子浮体，各子浮体呈竖直排布。
通过上述技术方案，集水空间污水液位上升过程中，污水首先会没过下方的浮体，由于下方浮体体积较小，此时浮体受到的向上的浮力还不足以抵消出水吸口对封堵头的吸力以及浮体自身重力等向下的力，由此封堵头仍然会保持对出水吸口的封堵。随着液位的上升，浮体被污水没过的体积也逐渐增大，当液位上升到超过第一设定值后，此时浮体受到的向上的浮力大于其受到的向下的力，浮体带动封堵组件上升。由于浮体中部体积较小或呈多段设置，液位在没过最下方的浮体持续上升过程中，浮体整体受到的浮力并不会急剧增大，由此可以让集水空间中污水存量超过设定值后才会启动负压抽吸，由此避免封堵组件高频率反复封堵出水吸口，降低负压污水收集井的噪音，也提高封堵组件的使用寿命。
进一步的，所述驱动限位件包括：导向限位杆，配置为至少一根，至少一端与壳体内侧壁固定连接，至少一段杆体沿出水吸口的开口方向设置且贯穿所述浮体，所述浮体滑移设置于所述导向限位杆上；或导向限位筒，包括一沿出水吸口开口方向设置的筒体，所述筒体至少一端与壳体内侧壁固定连接，所述筒体的侧壁或底部开口配置有供污水进入筒体的进水孔，所述浮体的截面形状与所述筒体截面形状相适配，滑动套接于所述筒体内。
通过上述技术方案，可以对浮体的运动方向进行限制，避免封堵头封堵出水吸口时位置发生偏移，保证封堵的效果。
进一步的，所述导向限位杆的顶端经内置安装法兰固定设置于壳体内侧壁上，所述导向杆整体设置为直杆，或沿出水吸口开口方向设置的一段经弯折得到，其自由端朝向且靠近所述出水吸口。
通过上述技术方案，浮体的安装及拆卸都十分方便，且能整体降低负压污水收集井的制造成本。
进一步的，所述壳体底部向内凹陷一体形成用于卡定所述筒体的第一底座，或于壳体底壁上固定安装设置有用于卡定所述筒体的第二底座；所述进水孔设置于所述筒体的侧壁上，或开设于所述第二底座上；所述筒体上配置有与所述第一底座或第二底座相适配的卡定结构。
通过上述技术方案，可以将筒体位置固定从而限定浮体的运动方向，保证封堵头能够准确封堵出水吸口。
进一步的，所述出水吸口的开口方向呈竖直向上设置，且开口配置为喇叭状；所述导向限位杆或导向限位筒均呈竖直设置，所述封堵头与所述出水吸口同轴设置；所述封堵头配置为球状或圆台状；所述封堵头整体由橡胶制成，或内核由硬质材料制成，表面包覆软质密封层。
通过上述技术方案，浮体随液位上升或下降而上下移动时，可以带动封堵头封堵出水吸口，方便快捷；出水吸口开口处设置为喇叭状，能够有效引导所述封堵头封堵所述出水吸口，即使封堵头封堵时位置有少许偏差也能自我修正，不影响封堵的效果。
进一步的，所述隔离罩呈杯状且开口朝下设置，所述封堵头经一贯穿所述隔离罩顶部的连杆设置于所述隔离罩内；所述连杆与隔离罩相接的一段表面设置有螺纹，所述连杆与所述隔离罩螺纹连接；所述堵头位置调节组件包括一用于旋拧所述连杆和/或隔离罩的旋拧手柄。
通过上述技术方案，只需要旋拧所述连杆或隔离罩，二者的相对位置便可以改变，调节简单方便。
进一步的，所述气通量调节组件包括进气管，所述进气管远离所述封堵组件的一端开口位于浮体上方，靠近封堵组件的一端穿过所述隔离罩与所述气液混合空间相连通；所述进气管位于浮体上方的一段设置有用于调节其气通量的调节阀。
通过上述技术方案，可以灵活调节气液混合空间与外部大气环境气流通量大小，由此改变负压抽吸管排水时管道内的气液混合比。
进一步的，所述负压抽吸管靠近出水吸口的一段位于集水空间的底部且呈竖直向上设置，抽吸口处翻折形成或连接有喇叭口；所述驱动限位件包括一竖直固定设置于集水空间中的导向限位筒，所述出水吸口位于所述导向限位筒内部；所述浮体与所述导向限位筒同轴滑移设置，且浮体底部沿导向限位筒的轴向开设有气密槽，所述气密槽于浮体底部形成开口；所述隔离罩配置为所述浮体本体，所述封堵头经穿设于所述浮体中的连杆连接设置于所述气密槽中，与所述气密槽之间形成所述气液混合空间；所述浮体上贯穿开设有与所述气液混合空间相连通的进气通道，所述气通量调节组件包括一进气管，所述进气管一端伸出到浮体上方，另一端与所述进气通道或直接与所述气液混合空间相连通；所述堵头位置调节组件配置于所述浮体与连杆之间。
通过上述技术方案，直接利用浮体本体构成隔离罩，简化了负压污水收集井的结构，同时浮体本体底部设置的开口高度以及堵头的位置始终跟随集水空间中的液位高度变化，工作稳定可靠，其中并不涉及精密电子或机械组件，可靠性高且易于维护。
进一步的，所述浮体与导向限位筒之间设置有用于防止所述浮体转动的限位结构或限位件；所述浮体中竖直贯穿开设有连接通道；所述堵头位置调节组件包括连杆、锁紧螺母以及固定在浮体顶部的固定螺母，连杆经连接通道伸入到气液混合空间中的一端与封堵头固定连接，另一端穿出到浮体顶部并设置有一旋拧手柄，连杆与浮体相接的一段侧壁开设有与固定螺母相适配的螺纹，连杆经固定螺母与浮体螺纹连接。
通过上述技术方案，当需要调节封堵头与浮体之间的相对位置时，只需要旋拧所述旋拧手柄即可，方便快捷且结构稳定。
进一步的，所述壳体呈下大上小的杯状结构，其内部靠下一段配置为所述集水空间，靠上一段配置为维护空间，壳体开口处配置有盖板；所述壳体的侧壁上靠近维护空间处设置有至少一个进水口；所述负压抽吸管穿过所述维护空间进入到集水空间中，并在集水空间底部形成所述出水吸口；所述维护空间与集水空间之间可拆卸设置有隔板；所述维护空间中设置有用于反映负压污水收集井中各组件工作状态的监测器件。
通过上述技术方案，负压污水收集井的壳体呈上大下小设置，埋设于地下后受土层挤压位置状态更为稳定，壳体靠近顶部位置设置为维护空间，便于维护人员对相关组件进行维护。
一种稳定可靠可调节的单双相流负压污水收集系统，包括用于提供系统负压的真空泵站，以及经负压抽吸管道相连通的多个如前所述的稳定可靠可调节的单双相流负压污水收集井。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：通过在封堵头上方配置隔离罩以形成气液混合空间，在负压抽吸过程中通过改变上述气液混合空间与外部大气环境的气通量、以及封堵头与隔离罩之间的相对位置，实现负压抽吸管中气液混合比例的灵活调节，结构简单，可靠性高，运行稳定且易于维护。
（发明人：陈礼国;陈云逸;刘遵天）
