一种井盖通风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，本发明则特别涉及一种井盖通风式真空井。

背景技术：

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，其也属于真空生活污水收集领域中较为前端的技术，其主要工作原理是基于一端吸入空气，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；该污水储液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(或真空源、真空污水罐等)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(或真空阀、主阀)；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(或高水位值)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(低水位值)时控制系统关闭真空排污阀；因此把这种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；由于真空井设备腔为了防止污水进入气动控制器而设置成密封干燥的环境，采用真空井设备腔进行直接通气主要有两种方式：其一是真空井附近通风管通气式，该方案是将通气口或者管路配置在井盖之外的地方；其二是井盖通风式，要求井盖上增加有通气孔，考虑到井盖是防止地面上的，其上会有各种交通工具的经过，甚至暴雨，这就要求井盖通风式在做好通风的同时，也要解决井盖上污水的检测和排污的问题，以便实现自动检测和自动通气和排污，最终实现真空井的自动控制。

众所周知的，真空井内部通过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气管路，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，以至于在通气管路中产生凝结水，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，就是真空井附近通风管通气式技术方案，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气管路，该通气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，通气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，比较有代表性的专利技术分析如下：

(1)已知技术：中国发明专利cn105507410b，污水真空收集处理系统；中国发明专利cn105484351b，一种污水收集与自动排放井；中国实用新型专利cn208379743u，一种污水收集与自动排放井，其采用的技术方案大同小异，基本上是采用机械电子式控制器、由感应管和感应阀组成的液位传感器、收集罐、密封井盖和重力污水收集入口管路布管方法；其中，电子式控制器位于地面上与真空井独立分离安装的控制柱中，液位传感器是机械式或电子式液位传感器，比如浮球液位计，收集罐位于底部，起到屏蔽污泥和收集污水的作用，在一定程度上降低了对液位传感器中感应管的影响。

上述技术方案存在的问题在于：浮球液位计中的杠杆部件容易受到污水中的杂质的影响，比如头发缠绕导致杠杆不能动作，故其可靠性差，备用手动排污管路增加了产品的成本、降低了可靠性；过滤网罩的存在，增加了带杂质污水的流通阻力，特别是方案二将真空收集井污水池分成了独立的两个腔并用过滤网罩进行过滤污水，这些措施均不利于污水腔中的污水在重力流的动力作用下携带者污水中的气液固杂质流入到吸入口并被排出至真空输送管路网中，更不利于自动处理和控制。更严重的是，由于井盖是密封式的，而真空排污阀在将污水腔中的污水排空后，需要进一步吸入一定的空气实现气液按照最佳比例进行混合，利于真空井后序污水的高速输送；然而，由于该技术方案不能及时有效的地从井口补充额外所需的空气，导致真空井污水上面的气压压力小于大气压力，进而会影响液位气压传感器的动作，甚至会造成控制器的误操作，进而影响真空井的使用。而且电气化部件存在也降低了设备的可靠性，特别是埋在地下的真空井中的空气多为阴暗潮湿空气，造成电池寿命大幅降低，而且产品后期维保和更换及其麻烦。

(2)已知技术：中国发明专利cn102121271b，用于真空排水系统的积水井，采用的技术方案是采用电子式控制器、由感应管和感应阀组成的液位传感器、收集罐、密封井盖和水平污水收集入口管路布管方法；其中电子式控制器位于地面上与真空井独立分离安装的控制柱中，液位传感器是机械式或电子式液位传感器，收集罐位于底部，起到屏蔽污泥和收集污水的作用，在一定程度上降低了对液位传感器中感应管的影响。

该技术方案存在的问题在于：单片机控制器和电气液位传感器中的部分电气元器件容易受到污水影响而失效，而且电池作为动力的方式需要按时进行更换，以市电作为动力的方式接线麻烦和成本高，更重要的是电力和电源的配置增加了安全隐患和成本，已经维保的劳动强度，而且容易发生触电危险，特别是检维修时和人为破坏情况下。突出地面的控制柱占用安装空间，影响市容美观，而且影响道路通行，而且存在被车辆碰撞而损坏的危险。收集罐的存在不利于空气的进入污水收集管路系统中，降低了污水输送的效率，进而增加了输送的真空污水输送系统的运行成本。水平污水收集入口管路布管方法用于将来自建筑物的污水用管子引导至真空井的下面的污水腔中，虽然布管效率高，但会造成真空井入水管路背压大，水流流速小，并且易堵塞。

(3)已知技术：中国实用新型专利cn208777412u，玻璃钢模块化真空收集器，采用的技术方案是采用电子式控制器、液位压力传感器、密封井盖、水平污水收集入口管路布管方法、分体式真空井结构；其中电子式控制器位于地面上与真空井独立分离安装的控制柱中；模块化结构，并且设备腔和污水腔密封设计；分体式真空井结构，该真空井主要结构特点是具有一个采用真空排污阀进行周期性排污的下置式污水收集罐，以及一个位于收集罐之上的用于存放真空排污阀等设备的设备罐，该收集罐和设备罐可以是同轴一体式或分体式，或不同轴一体式或分体式。

该技术方案存在的问题在于：

其一，单片机控制器中的部分电气元器件容易受到污水影响而失效，而且电池作为动力的方式需要按时进行更换，以市电作为动力的方式接线麻烦和成本高，更重要的是电力和电源的配置增加了安全隐患和成本，已经维保的劳动强度，而且容易发生触电危险，特别是检维修时和人为破坏情况下；

其二，突出地面的控制柱占用安装空间，影响市容美观，而且影响道路通行，而且存在被车辆碰撞而损坏的危险。

其三，设备腔和污水腔密封设计，看似有利于避免污水腔的污水进入设备舱，设备舱干净清爽；但这样做的后果是不利于空气经吸污口进入污水收集管路系统中，实现空气、污水和固体垃圾的三相气液固紊流输送的真空输送技术的本质，降低了污水输送的效率，进而增加了输送的真空污水输送系统的运行成本；

其四，水平污水收集入口管路布管方法用于将来自建筑物的污水用管子引导至真空井的下面的污水腔中，虽然布管效率高，但会造成真空井入水管路背压大，水流流速小，并且易堵塞；

其五，分体式真空井结构，存在结构复杂，造价高昂，特别是污水腔堵塞，拆卸维修不方便；更严重的是，该污水收集槽容量小，导致真空井启动频繁，控制器和真空排污阀寿命缩短。

(4)已知技术：中国发明专利申请cn108488443a，液位气控阀及相应负压排水系统和负压排水控制方法，采用的技术方案是采用高低液位压力传感器的气动控制器；其中高低液位压力传感器是两个，一个用于高位液位压力检测，一个用于低位压力检测。

该技术方案存在的问题在于：高低液位压力传感器占用空间大，成本高；气动控制器尽管说可以延时调节，但是需要拆卸气动控制器更换其中的两个弹簧，设计过于繁琐；而且气动控制器没有解决水汽对控制器阀芯腐蚀等影响问题；控制器也不能解决液位波动造成的控制器误操作问题；控制器更不能解决在真空阀打开时真空管路压力波动造成的真空取气口的压力波动，进而造成气动控制器误操作的问题；同时该控制器也不能在不拆卸气动控制器的前提下解决人工巡检过程中诊断真空阀的故障情况。

综上所述，现有技术中存在的共性问题为：

(1)污水腔通气式真空井：重力流管路由于提升弯的存在造成的水堵问题，进而导致通气功能效率低下，甚至是气动控制器的误操作，增加真空输送系统的总体能耗，特别是重力流入水管路较长提升弯较多的情况下；

(2)设备腔通气式真空井：在真空井设备腔中的通气出口是直接通过气管与气动控制器联通的，地面温度和真空井中的温度差很大，直接将地面高温干热空气引入低温湿热的设备腔所在的环境中的技术方案会在管路和气动控制器腔室中产生明显的、数量比较可观的冷凝水，最终导致气动控制器的故障和元器件的腐蚀，降低控制器的使用寿命，而且气动控制器中的积水不能及时有效的排出，同时，污水腔腔上方密封的分隔板下方隔离的高压空气引起液位压力传感器高液位设计压力值的变化，进而会造成气动控制器的误操作。

因此，基于井盖通气式的真空井而言，既要保证真空井内部能够进行良好的通气，同时也要解决井盖上方污水的检测及排污问题，以便实现自动检测和自动通气和排污，最终实现真空井的自动控制，本发明研制了一种井盖通风式真空井，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：提供一种井盖通风式真空井，以解决现有技术中针对井盖通风式真空井系统中，无法有效解决井盖上方污水的检测及排污，而导致真空井内设备工作易出现瘫痪的问题。

本发明的技术方案是：一种井盖通风式真空井，包括井体及盖设在井体上端的井盖，所述井体内部设置有密封隔板，并将井体内部分隔为污水腔及设备腔，所述设备腔内安装有液位传感器、真空排污阀及第一气动控制器，所述井盖上端设置有通气孔，所述设备腔内设置有与通气孔相连通的通气排污装置以及驱动通气排污装置工作的第二气动控制器。

优选的，所述液位传感器固定在设备腔内，下端设置有测量导管，并延伸至污水腔中用于检测液位变化，上端设置有传感器接口a；所述真空排污阀连接有延伸至污水腔内的吸入管路及延伸至井体外部的排出管路，与排出管路相连的一端设置有真空接口a，侧壁上设置有空气接口a，上端设置有控制接口a；所述第一气动控制器用于接收液位传感器的信号并控制真空排污阀工作，内部设置有执行组件及控制组件，外壁上设置有空气入口a、冷凝水接口a、传感器接口b、真空接口b、空气接口b以及控制接口b；所述空气入口a用于通入空气，并经过滤使形成的冷凝水从所述冷凝水接口a排出；所述传感器接口b与传感器接口a连接，用于接收液位传感器传递的污水腔内的液位信号，并驱动控制组件带动执行组件工作；所述真空接口b与真空接口a连接，并形成真空；所述空气接口b与空气接口a连接，用于实现真空排污阀内的空气转换；所述控制接口b通过执行组件的工作实现间歇性的通入空气与真空，并与控制接口a连接驱动真空排污阀的启闭。

优选的，所述执行组件用于实现控制接口b间歇性的通入空气与真空，包括第一阀杆、第一密封件及第一膜片；所述控制组件与传感器接口b相连通，用于驱动执行组件工作，包括第二阀杆、第二密封件及第二膜片。

优选的，所述通气排污装置固定在密封隔板上，包括筒体及与筒体连接并用于实现筒体内部通断的管夹阀；所述筒体及管夹阀内部共同形成有与污水腔相连通的主流道、与主流道上下两端相连通的侧流道以及与侧流道下端相连通的传感器管路；所述筒体外壁上设置有与传感器管路相连通的传感器接口c，所述管夹阀用于控制主流道的通断，外壁上设置有控制接口c；所述第二气动控制器与所述第一气动控制器结构相同，外壁上依次设置有空气入口b、冷凝水接口b、传感器接口d、真空接口c、空气接口c以及控制接口d；所述空气入口b用于通入空气，并经过滤使形成的冷凝水从所述冷凝水接口b排出；所述传感器接口d与传感器接口c连接，用于接收传感器管路内的液位信号；所述真空接口c与真空接口a连接，并形成真空；所述控制接口d用于间歇性的通入空气与真空，并与控制接口c连接驱动管夹阀的启闭。

优选的，所述管夹阀内部设置有与主流道相连通的软管以及实现软管通断的一对夹紧组件，所述软管外壁与一对夹紧组件之间形成一与控制接口c相连通的密闭空腔，通过控制接口c间歇性的通入空气与真空实现一对夹紧组件的开合。

优选的，一对所述夹紧组件分设在软管两侧，包括第三膜片及与第三膜片连接的夹头，一对所述夹头相对的端面平行，并用于相对运动进而夹紧软管。

优选的，所述设备腔内还设置有泄压装置，所述泄压装置固定在密封隔板上，内部设置有与污水腔相连通的泄压管路以及控制泄压管路通断的密封组件；所述泄压管路与污水腔相连通，上端还设置有气体连接口及液体连接口；所述气体连接口与空气入口a及空气入口b连接，用于分别向第一气动控制器及第二气动控制器内部通入空气。

优选的，所述密封组件安装位置与污水腔相连通，并通过污水腔内的气压变化实现运动，进而实现泄压管路的通断，其结构包括第三阀杆、第四膜片及第三密封件。

优选的，所述泄压装置与所述液位传感器采用合体结构设计，所述测量导管固定在泄压装置下端部，上端沿泄压装置内部侧边向上延伸，所述传感器接口a固定在泄压装置上端部。

优选的，所述设备腔内还设置有集水排水装置，所述集水排水装置固定在密封隔板上，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接口c、冷凝水接口d、与冷凝水接口c及冷凝水接口d相连通并延伸至集水腔一端的集水出口；所述排水管路包括集水入口以及与集水入口相连通的排水接口；所述冷凝水接口c与冷凝水接口a连接，并将第一气动控制器内排出的冷凝水沿集水管路流入至集水腔中；所述冷凝水接口d与冷凝水接口b连接，并将第二气动控制器内排出的冷凝水沿集水管路流入至集水腔中；所述排水接口与液体连接口连接，并用于将集水腔内收集的冷凝水排放至污水腔中。

与现有技术相比，本发明的优点是：

(1)本发明在井盖上设置了通气孔，用于实现真空井内部的有效通气，并设置了与通气孔相连通的通气排污装置；避免了传统的在污水源、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)附近配置通气管路系统，也避免了传统结构中直接在井盖上开设通气孔的通气系统；进而避免了前者总体能耗过大，内部设备易出现误操作的问题，同时也避免了后者易出现易瘫痪的问题。

(2)本发明核心主要部件包括第一气动控制器、真空排污阀及液位传感器，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。

(3)在核心主体结构中增设了通气排污装置，既能保证真空井内部的合理通气，又能解决井盖上污水的检测和排污的问题，采用合理的筒体结构设计，并与管夹阀配合使用，能够有效解决污水流入时内部污泥沉淀的问题；由于井盖设置在路面上，恶劣天气条件下产生的积水内部含有尘土及污泥，若采用传统的阀体，如球阀、滑阀、膜片阀等，很容易造成污泥沉淀堵塞，导致污泥无法排出，进而影响管路的通断效果，而本发明中采用管夹阀，管夹阀中的软管用于与主流道之间形成连通，当管夹阀关闭时，积水中的污泥沉淀在软管之中，即便沉淀在软管之上，当管夹阀再次打开之后，依靠重力和软管在打开状态下管径不断变大，而实现沉淀的污泥有效顺利的排出，不会引起堵塞，更重要的是，管夹阀对头发丝等丝线杂质的包容性很好，也不会引起管夹阀关闭不佳的问题；同时，筒体内部与软管共同形成的主流道内径一致，内部流通阻力小，无污垢残留，而且也尽可能地降低了污垢残留在管夹阀前后的狠心元件上，有效避免残留的污垢对管夹阀造成腐蚀，进而提高了使用寿命。

(4)当极端的天气出现时，通气排污装置能够避免造成真空井长久运行，进而引起能耗巨大，运行成本高昂，避免内部设备出现彻底瘫痪而引起真空井修复人工成本的高昂，以及劳动强度巨大引起的维保团队的人员的不正常流动；同时由于井盖上的积水可以流入污水腔而排出，有利于井盖附近少量积水的及时排空，避免对人行道造成干扰影响通行，有利于环境整洁清爽；还有利于避免蚊虫和苍蝇的滋生和病毒的传播，能够致力于构建“绿色宜居”的“人与自然和谐相处”的人文生态环境。

(5)设备腔中还安装有泄压装置，并可与液位传感器进行合体结构设计，使得结构更紧凑，占用空间小，同时合理的内部结构设计更利于丝状固体杂质的排污，避免丝状固体杂质，比如头发丝、线头等在多个杆件之间的互相缠绕，进而提高了污水排污效率和可靠性。

(6)集水排水装置的设计便于收集来自第一气动控制器、第二气动控制器以及设备腔内形成的冷凝水，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。

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井盖通风式真空井的应用场景结构图；

图2为本发明所述的一种井盖通风式真空井的外观结构示意图；

图3为本发明所述的一种井盖通风式真空井内部结构示意图(包含内部接线连通方式)；

图4为本发明所述的一种井盖通风式真空井内部结构示意图(不包含内部接线连通方式)；

图5为本发明所述真空排污阀的结构示意图；

图6为本发明所述第一气动控制器的外观结构示意图；

图7为本发明所述第一气动控制器的结构剖视图；

图8为本发明所述第一气动控制器的工作原理结构简图；

图9为本发明所述液位传感器与泄压装置合体结构安装示意图；

图10为本发明所述液位传感器与泄压装置合体结构剖视图；

图11为本发明所述液位传感器与泄压装置局部放大图及内部流通线路图；

图12为本发明所述通气排污装置的外观结构示意图；

图13为本发明所述通气排污装置的结构剖视图；

图14为本发明所述管夹阀沿竖直方向的结构剖视图；

图15为本发明所述管夹阀沿水平方向的结构剖视图；

图16为本发明所述第二气动控制器的外观结构示意图；

图17为本发明所述集水排水装置的外观结构示意图；

图18为本发明所述集水排水装置的结构剖视图；

图19为本发明所述集水排水装置的安装示意图及内部流通线路图；

图20为本发明所述真空排污阀、第一气动控制器、合体结构设计的液压传感器及泄压装置、通气排污装置、第二气动控制器以及集水排水装置的接线图；

图21为本发明所述通气排污装置在井盖上方无积水的状态下的内部流通线路图；

图22为本发明所述的一种井盖通风式真空井在井盖上方无积水的状态下的内部流通线路图；

图23为本发明所述通气排污装置在井盖上方存在大量且持久积水的状态下管夹阀未关闭时的内部初始状态下的流通线路图；

图24为本发明所述通气排污装置在井盖上方存在大量且持久积水的状态下管夹阀未关闭时的内部过程状态下的流通线路图；

图25为本发明所述的一种井盖通风式真空井在井盖上方存在大量且持久积水的状态下管夹阀未关闭时的内部流通线路图；

图26为本发明所述通气排污装置在井盖上方存在大量且持久积水的状态下管夹阀关闭状态下的内部流通线路图；

图27为本发明所述的一种井盖通风式真空井在井盖上方存在大量且持久积水的状态下管夹阀关闭时的内部流通线路图；

图28为本发明所述的一种井盖通风式真空井在井盖上方存在大量且持久积水的状态下管夹阀由关闭状态切换至打开状态时内部流通线路图；

图29为本发明所述的一种井盖通风式真空井在井盖上方存在少量积水的状态下的内部流通线路图；

图30为本发明所述的一种井盖通风式真空井在井盖上方存在固体形式的降水状态下的内部流通线路图。

其中：01、污水源，02、真空收集罐，03、真空泵站，04、污水处理站，05、井体，06、井盖，07、通气孔，08、密封隔板，081、凹腔，09、污水腔，010、设备腔；

1、真空排污阀；

11、真空接口a，12、空气接口a，13、控制接口a，14、排污膜片，15、吸入管路，16、排出管路；

2、第一气动控制器；

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，207、空气流道，208、过滤块；

21、空气入口a，22、冷凝水接口a，23、传感器接口b，24、真空接口b，25、空气接口b，26、控制接口b，27、执行组件，28、控制组件；

271、第一阀杆，272、第一密封件，273、第一膜片；

281、第二阀杆，282、第二密封件，283、第二膜片；

3、液位传感器；

31、测量导管，32、传感器接口a；

4、泄压装置；

41、泄压管路，42、密封组件，43、气体连接口，44、液体连接口；

421、第三阀杆，422、第三密封件，423、第四膜片；

5、通气排污装置；

51、筒体，52、管夹阀；

511、主流道，512、侧流道，513、传感器管路，514、溢流口，515、节流口，516、传感器接口c；

521、软管，522、夹紧组件，523、密闭空腔，524、控制接口c；

5221、第三膜片，5222、夹头；

6、第二气动控制器；

61、空气入口b，62、冷凝水接口b，63、传感器接口d，64、真空接口c，65、空气接口c，66、控制接口d；

7、集水排水装置；

71、集水管路，72、排水管路，73、集水腔；

711、冷凝水接口c，712、冷凝水接口d，713、集水出口；

721、集水入口，722、排水接口。

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，一种井盖通风式真空井，其应用场景为：

该井盖通风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，井盖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、图3、图4所示，一种井盖通风式真空井，包括井体05及盖设在井体05上端的井盖06，井盖06上端设置有便于实现通气功能的通气孔07；井体05内部沿水平方向设置有密封隔板08，并将井体05内部分隔为污水腔09及设备腔010，从而实现井体05内部的干湿分离，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010室中的设备所需环境要求；设备腔010内安装有真空排污阀1、第一气动控制器2、液位传感器3、与通气孔07相连通的通气排污装置5以及驱动通气排污装置5工作的第二气动控制器6、泄压装置4以及实现设备腔010内冷凝水排出的集水排水装置7；其中液位传感器3与泄压装置4采用合体结构设计，同时本发明对其具体的安装方式不做详细限定，但本实施例中，第一气动控制器2通过喉箍固定在真空排污阀1上方，第二气动控制器6通过喉箍固定在集水排水装置7上方。

关于本发明中设备腔010内设置的真空排污阀1、第一气动控制器2、合体结构设计的液压传感器及泄压装置4、通气排污装置5、第二气动控制器6、集水排水装置7，现对其结构及工作原理依次进行详细阐述：

(1)真空排污阀1：

结合图4所示，真空排污阀1连接有延伸至污水腔09内的吸入管路15及延伸至井体05外部的排出管路16，如图5所示，与排出管路16相连的一端设置有真空接口a11，侧壁上设置有空气接口a12，上端设置有控制接口a13，内部设置有可发生变形的排污膜片14，通过其不同的变形状态实现吸入管路15与排出管路16的通断。

其工作原理为：由于真空排污阀1需与下游的真空泵站03连接，因此排污膜片14下方的空间内均为真空状态，当控制接口a13处通入真空时，则排污膜片14上下两端的压力相同，排污膜片14会恢复为非变形状态(与图5所示状态相反)，此时吸入管路15与排出管路16连通，真空排污阀1打开；当控制接口a13处通入空气时，则排污膜片14上方的压力大于下方的压力，排污膜片14会发生变形(与图5所示状态相同)，排污膜片14下方使吸入管路15与排出管路16之间断开，真空排污阀1关闭。

(2)第一气动控制器2：

第一气动控制器2用于接收液位传感器3的信号并控制真空排污阀1工作，如图6所示，外壁上设置有空气入口a21、冷凝水接口a22、传感器接口b23、真空接口b24、空气接口b25以及控制接口b26，如图7所示，内部设置有执行组件27及控制组件28；其中，执行组件27用于实现控制接口b26间歇性的通入空气与真空，包括第一阀杆271、第一密封件272及第一膜片273；控制组件28与传感器接口b23相连通，用于驱动执行组件27工作，包括第二阀杆281、第二密封件282及第二膜片283；空气入口a21用于通入空气，并经过滤使形成的冷凝水从所述冷凝水接口a22排出；传感器接口b23与传感器接口a32连接，用于接收液位传感器3传递的污水腔09内的液位信号，并驱动控制组件28带动执行组件27工作；真空接口b24与真空接口a11连接，并形成真空；空气接口b25与空气接口a12连接，用于实现真空排污阀1内的空气转换；控制接口b26通过执行组件27的工作实现间歇性的通入空气与真空，并与控制接口a13连接驱动真空排污阀1的启闭。

其工作原理为：结合图8所示，第一气动控制器2内部具有由上至下依次设置的第一空腔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，同时还设置有空气流道207，其中第三空腔203与第四空腔204通过第一膜片273进行分隔，第五空腔205与第六空腔206通过第二膜片283进行分隔，其内部的具体连通方式为：

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相连通，第四空腔204与第五空腔205中部相连通，空气流道207与空气入口a21及空气接口b25相连通(空气流道207与外侧端的连通)，同时空气流道207还与第一空腔201及第五空腔205相连通(空气流道207与内侧端的连通)；控制接口b26与第二空腔202相连通，真空接口b24与第三空腔203相连通，控制接口b26与第六空腔206相连通，冷凝水接口a22与空气入口a21相连通，且两者之间还设置有用于对空气进行过滤的过滤块208。

第一阀杆271通过第一膜片273的变形实现运动，与第一阀杆271连接的第一密封件272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，即实现控制接口b26间歇性的与空气入口a21及真空接口b24相连通；第二阀杆281通过第二膜片283的变形实现运动，与第二阀杆281连接的第二密封件282用于间歇性的实现第四空腔204与第五空腔205的连通，当两者连通时，第四空腔204内通入空气，并可驱动执行组件27运动，当两者不连通时，第四空腔204内形成真空，第一膜片273不发生运动。

工作时，当传感器接口b23处于高压状态时，第二膜片283上下两端由于压力不同而向上运动，并通过第二阀杆281带动第二密封件282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207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273由于上下两端压力不同而向上运动，并通过第一阀杆271带动第一密封件272向上运动，此时第二空腔202与第三空腔203相连通，则实现控制接口b26与真空接口b24相连通，控制接口b26内通入真空；反之，控制接口b26与空气流道207(即空气入口a21)相连通，控制接口b26内通入空气。

(3)合体结构设计的液压传感器及泄压装置4：

如图9、图10所示，泄压装置4装置安装在设备腔010内，并固定在密封隔板08上，内部设置有与污水腔09相连通的泄压管路41以及控制泄压管路41通断的密封组件42；泄压管路41与污水腔09相连通，上端还设置有气体连接口43及液体连接口44；气体连接口43与空气入口a21及空气入口b61连接，用于分别向第一气动控制器2及第二气动控制器6内部通入空气；密封组件42安装位置与污水腔09相连通，并通过污水腔09内的气压变化实现运动，进而实现泄压管路41的通断，其结构包括第三阀杆421、第四膜片423及第三密封件422；液位传感器3包括延伸至污水腔09中用于检测液位变化的测量导管31及设置在测量导管31上端并与其相连通的传感器接口a32；测量导管31固定在泄压装置4下端，上端沿泄压装置4内部侧边向上延伸，传感器接口a32固定在泄压装置4上端部。

其工作原理为：如图11所示，常态下，污水腔09上方的空气沿图中的虚线部分进行流通，同时污水腔09内液面上升时，可通过泄压管路41向第一气动控制及第二气动控制器6内部提供其工作时所需要的空气；当污水腔09中的污水达到污水腔09上壁时(即污水充满整个污水腔09)，污水会进入泄压装置4内部，并压缩内部空气使密封组件42向上运动，即第四膜片423变形并驱动第三阀杆421向上运动，从而使第三密封件422对泄压管路41进行密封断开，从而避免污水腔09内的污水进入设备腔010内。

(4)通气排污装置5：

如图12、图13所示，通气排污装置5包括筒体51及与筒体51连接并用于实现筒体51内部通断的管夹阀52；筒体51及管夹阀52内部共同形成有主流道511、与主流道511上下两端相连通的侧流道512以及与侧流道512下端相连通的传感器管路513；主流道511上端与侧流道512之间通过溢流口514进行连通，主流道511下端与侧流道512之间通过节流口515进行连通，传感器管路513与侧流道512下端连通；筒体51外壁上设置有与传感器管路513相连通的传感器接口c516，管夹阀52用于控制主流道511的通断，外壁上设置有控制接口c524；如图14、图15所示，管夹阀52内部设置有与主流道511相连通的软管521以及实现软管521通断的一对夹紧组件522，软管521外壁与一对夹紧组件522之间形成一与控制接口c524相连通的密闭空腔523，通过控制接口c524间歇性的通入空气与真空实现一对夹紧组件522的开合；一对夹紧组件522分设在软管521两侧，包括第三膜片5221及与第三膜片5221连接的夹头5222，一对夹头5222相对的端面平行，并用于相对运动进而夹紧软管521；其工作原理将结合第二气动控制器6工作原理及不同天气状态在下文中进行详细描述。

(5)第二气动控制器6：

如图16所示，第二气动控制器6与所述第一气动控制器2结构相同，外壁上依次设置有空气入口b61、冷凝水接口b62、传感器接口d63、真空接口c64、空气接口c65以及控制接口d66；空气入口b61用于通入空气，并经过滤使形成的冷凝水从所述冷凝水接口b62排出；传感器接口d63与传感器接口c516连接，用于接收传感器管路513内的液位信号；真空接口c64与真空接口a11连接，并形成真空；控制接口d66用于间歇性的通入空气与真空，并与控制接口c524连接驱动管夹阀52的启闭；其工作原理与第一气动控制器2的原理相同。

(6)集水排水装置7：

如图17、图18所示，集水排水装置7内部设置有集水管路71及排水管路72，下端设置有集水腔73；集水管路71包括冷凝水接口c711、冷凝水接口d712、与冷凝水接口c711及冷凝水接口d712相连通并延伸至集水腔73一端的集水出口713；排水管路72包括集水入口721以及与集水入口721相连通的排水接口722；冷凝水接口c711与冷凝水接口a22连接，并将第一气动控制器2内排出的冷凝水沿集水管路71流入至集水腔73中；冷凝水接口d712与冷凝水接口b62连接，并将第二气动控制器6内排出的冷凝水沿集水管路71流入至集水腔73中；排水接口722与液体连接口44连接，并用于将集水腔73内收集的冷凝水排放至污水腔09中。

其工作原理为：如图19所示，集水排水装置7安装在密封隔板08上，对应的密封隔板08上端面具有一便于汇集冷凝水的凹腔081，来自第一气动控制器2及第二气动控制器6的冷凝水沿集水管路71汇集至集水腔73中，当污水腔09中的液面下降时，泄压管路41内部的压力会降低，从而将集水腔73中的冷凝水沿泄压管路41吸入至污水腔09中，该集水排水装置7内部排水时的流通路线如图中的虚线所示；当污水腔09中的液面上升时，污水腔09上方及泄压管路41内部的压力会上升，此时还可通过排水管路72将一部分的空气排出至设备腔010中。

本发明中，真空排污阀1、第一气动控制器2、合体结构设计的液压传感器及泄压装置4、通气排污装置5、第二气动控制器6、集水排水装置7中各接口的接线方式如图20所示，其中依次的连接关系分别为：

真空接口a11与真空接口b24及真空接口c64；

空气接口a12与空气接口b25，空气接口c65空置，外接堵头进行封堵；

控制接口a13与控制接口b26；

控制接口c524与控制接口d66；

传感器接口a32与传感器接口b23；

传感器接口c516与传感器接口d63；

冷凝水接口a22与冷凝水接口c711；

冷凝水接口b62与冷凝水接口d712；

气体连接口43与空气入口a21及空气入口b61；

液体连接口44与排水接口722；

结合上述(1)～(6)以及不同的天气状态，通气排污装置5及井盖通风式真空井整体结构的工作原理如下：

a、适用场景：地面无积水的天气，如晴天、阴天，天气主要特点是地面烘烤炽热；

晴天且地面无污水的情况下，传感器管路513内部无水存在，故第二气动控制器6及管夹阀52均不工作，管夹阀52在非工作状态下是打开状态，如图21所示，地面上的干燥空气、灰尘和泥土可以顺利经过管夹阀52，结合图22所示，地面上的干燥空气、灰尘和泥土进入污水腔09中，空气沿图中的实线部分进入泄压装置4，并进入泄压装置4上方的气体连接口43，从而用于向第一气动控制器2及第二气动控制器6的空气入口a21及空气入口b61通入空气；空气中的灰尘、泥沙和污垢在重力作用下主要沉淀在吸入管路15下方，当真空井工作的时候，在真空排污阀1和第一气动控制器2的共同作用下被排出。

b、适用场景：地面有大量且持久积水的天气，如暴雨、洪灾，天气主要特点是内涝；对于这种极端天气引起的内涝灾害，要求井盖通风式真空井必须做到自动检测和自动停机，以及内涝过去地面清扫干净以后，自动复位运行的全自动的运行工作基本要求，其有如下四种状态：

状态一：这种情况下，大量的地面积水通过通气孔07和主流道511进入污水腔09中，由于水量大而迅速，进入的水量远远大于真空排污阀1排出的水量，从而使得污水腔09中的液位迅速上升，直到液面到达污水腔09顶部，并与密封隔板08下端面接触；随着水位的继续上升，污水腔09上方与密封隔板08之间的空气压力逐渐增大，与此同时，高压(大于大气压力的气压)空气经过泄压管路41，并通过气体连接口43而一部分供应给第一气动控制器2和第二气动控制器6，另一部分通过液体连接口44经排水管路72排出至设备腔010中，最终实现污水腔09上方与密封隔板08之间的空气压力接近大气压力，避免压力的增加影响液位传感器3、第一气动控制器2以及第二气动控制器6的正常运行和操作。

随着液面的继续增加，一部分污水腔09上升引起的泄压装置4中的空气压缩，而使密封组件42动作，进而关闭泄压管路41，保证了污水腔09中的污水不会通过泄压管路41进入设备腔010以及第一气动控制器2、第二气动控制器6、真空排污阀1和管夹阀52内部，保证了设备腔010内的主要部件的正常运行，避免污水中的杂质对相关设备(执行组件27、控制组件28、夹紧组件522及密封组件42)中的密封部件(第一密封件272、第二密封件282、夹头5222及第三密封件422)的腐蚀和粘附密封表面影响密封性能造成的功能失调。

与此同时，随着液位的继续增加，污水会作用在通气排污装置5内，如图23所示，污水会沿着主流道511逆流向上移动，穿过开启状态的管夹阀52后，流动至溢流口514处；当污水到达溢流口514处时，如图24所示，重力作用下经过净化的比较干净的污水进入到侧流道512内部，随着液位的继续增高，直至液位与内涝导致的井盖06上雨水的液位齐平；井盖06上方的积水流入井体05内部的流通路线如图25所示，灰尘、泥沙和污垢在重力作用下主要沉淀在吸入管路15下方，当真空井工作的时候，在真空排污阀1和第一气动控制器2的共同作用下被排出。

状态二：由于侧流道512与传感器管路513下端相连通，因此当侧流道512内部充满污水时，传感器管路513内部也会充满污水，此时传感器接口c516检测到传感器管路513内部还有高量程污水时，由于其压力值达到了第二气动控制器6内部的控制组件28及执行组件27动作所需的压力，进而第二气动控制器6开始工作，结合上述(2)中的工作原理可知，当第二气动控制器6开始工作后，控制接口d66处形成真空，进而使连通的控制接口c524及管夹阀52内部的密闭空腔523内形成真空，一对夹紧组件522工作并夹紧软管521，使管夹阀52由打开状态切换为关闭状态，通气排污装置5内部的流通路线如图26所示；由于打开状态时，通过管夹阀52内部软管521的污泥不会沉积在其内部及附近，故当管夹阀52关闭之后，不会出现由于泥沙等固体杂质引起管夹阀52关闭不良；更重要的是，管夹阀52对头发丝等丝线杂质的包容性很好，也不会引起管夹阀52关闭不佳的问题。

结合图27所示，当管夹阀52关闭之后，由于污水腔09内的液位处于超高水位，进而真空排污阀1一直在工作状态，直至液位下降到最低液位而停止工作，此时沿着主流道511方向观察，主流道511出口位置处对应的管路内部为空气；传感器管路513内部的污水经过节流口515而逐渐排出至污水腔09中，由于节流口515具有一定的阻尼延时功能，比如传感器管路513内部的污水全部流出需要耗时1小时(设计与估算值，以实际为准)，该水容量对污水腔09液面的影响很有限，经试验得知，设计与估算值时传感器管路513内部需要排污100次，才会引起污水腔09内液面到达液位传感器3所设定的高液位，进而实现一次排污操作。

因此，倘若地面积水一直存在，没有消退，那么真空井只是每隔一小时(估计与设计值)工作一次而已，并不会出现一直马不停蹄地连续工作的情况，所以能耗做到了最小化，更重要的是，暴雨天气引起了真空井所在的道路区域积水很严重，但依然不影响家庭住户马桶为代表的的厨卫用具的使用。

这种暴雨情况是比较普遍的，比如南方梅雨季节，特别是最近几年极端天气频发，暴雨、泥石流、台风等每年都时有发生；所以本发明针对特殊情况，采用因地制宜的方式，客观公正的分析需求，然后对症下药，采用行之有效的解决方案，最终实现标本兼治的目的，而不是劳民伤财的维保工作。

状态三：此状态的特点是雨过天晴，地面积水消逝，传感器管路513内部的液位下降到最低点；主要由于地面的污水不会继续补充传感器管路513内部由于节流口515排水而下降的液位，进而出现传感器管路513内部液位逐渐下降，直至降低到最低值，此时由于传感器管路513内部的气压差的降低，触发了第二气动控制器6停止工作，使控制接口d66处通入空气，进而控制接口c524及密闭空腔523内均通入空气，一对夹紧组件522复位，管夹阀52复位打开，如图28所示，此时管夹阀52上方的积水及沉淀的污泥经软管521顺利排入到污水腔09中。

状态四：此状态的特点是井盖06上端的通气孔07及主流道511畅通，类似于晴天阶段的工作流程，传感器管路513中污水存在，第二气动控制器6及管夹阀52均不工作，而管夹阀52在非工作状态下是打开状态，地面上的干燥空气、灰尘和泥土可以顺利经过管夹阀52，结合图22所示，地面上的干燥空气、灰尘和泥土进入污水腔09中，空气沿图中的实线部分进入泄压装置4，并进入泄压装置4上方的气体连接口43，从而用于向第一气动控制器2及第二气动控制器6的空气入口a21及空气入口b61通入空气；空气中的灰尘、泥沙和污垢在重力作用下主要沉淀在吸入管路15下方，当真空井工作的时候，在真空排污阀1和第一气动控制器2的共同作用下被排出。

c、适用场景：地面有少量积水的阵雨天气，天气的主要特点是雨量频繁、时间短、雨量较大，造成地面低洼处短时间形成聚集性小滩涂、小河沟，有时候这些地方正好处在井盖06处，对于这种短促阵阵雨天气引起的真空井处的小河沟，要求本发明必须做到自动检测、自动排污然后自动复位运行的全自动的运行工作基本要求。

结合图29所示，井盖06附近逐渐形成的小河流，经过通气孔07及主流道511进入污水腔09中，其中有三种成分进行分别处理：其一，污水腔09上方的空气经泄压管路41连通到气体连接口43及液体连接口44处；其二，雨水导致污水腔09中的液位逐渐升高，当到达液位传感器3所设定的高水位时，第一气动控制器2工作，进而触发真空排污阀1打开，从吸入管路15将污水腔09中的污水连同污泥等固体杂质吸入并通过排出管路16排放至下游管路中；其三，空气中的灰尘、泥沙和污垢在重力作用下主要沉淀在吸入管路15下方，当真空井工作的时候，在真空排污阀1和第一气动控制器2的共同作用下被排出。

d、适用场景：雪和冰雹天气，其降水特点为固体形式、移动性差，对于这种固体形式的降水类型，要求本发明必须做到自动检测、自动排污，然后自动复位运行的全自动的运行工作基本要求。

结合图30所示，井盖06附近逐渐降落一层雪或者冰雹，由于真空井内部的设备腔010及污水腔09具有冬暖夏凉的温度特点，主流道511正上方的雪或者冰雹逐渐沿主流道511掉落至污水腔09中，特别的，干冷的雪在下降过程中，遇到湿热的空气而逐渐融化成雪水，进而更利于雪沿着主流道511向下输送，湿热空气的流通路线如图中实线所示；同时，地面融化后的雪水也会经图中虚线流入至污水腔09中；该过程中，有两种成分进行分别处理：其一，污水腔09上方的空气经泄压管路41连通到气体连接口43及液体连接口44处；其二，冰雹和雪水进入污水腔09中的污水中，进行融合后，导致污水腔09中的液位逐渐升高，当到达液位传感器3所设定的高水位时，第一气动控制器2工作，进而触发真空排污阀1打开，从吸入管路15将污水腔09中的污水连同污泥等固体杂质吸入并通过排出管路16排放至下游管路中。

综合以上所述，通气功能是井盖通气式真空井中第一气动控制器2、第二气动控制器6和真空排污阀1的主要功能，其主要考虑的因素是避免污水腔09中重力流管路(污水排放进入污水腔时连接的管路)由于提升弯的存在造成的水堵问题，进而引起通气功能效率低下的问题，在不间接使用污水腔09进行通气的情况下，可以转而使用设备腔010进行直接通气，过程中通过设置通气排污装置5使井盖通风式真空井做到自动检测和自动停机，以及自动复位运行的全自动的运行工作基本要求；通过设置集水排水装置7保证设备腔010内各装置对干燥环境的工作要求，从而大大增加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。

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