真空污水系统 |
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| 申请号 | CN200780047155.9 | 申请日 | 2007-12-17 | 公开(公告)号 | CN101611201B | 公开(公告)日 | 2011-07-06 |
| 申请人 | 埃瓦克国际有限公司; | 发明人 | V·拉帕莱南; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种 真空 污 水 系统，该真空污水系统包括：一个卫生设备，如一个厕所设备；连接到卫生设备上的真空污水管(200)；位于卫生设备与真空污水管之间的泄放 阀 ；用于在真空污水管内生成真空的真空发生装置。该系统包括有一个联机分离装置(1)和一个第一 泵 机构(2)及第二泵机构(3)，其中，联机分离装置(1)位于真空污水管(200，201)内，而第一泵机构(2)及第二泵机构(3)与联机分离装置(1)并联。第一泵机构(2)是一台 真空泵 ，其用于在真空污水管(200，201)内生成真空，并将流入联机分离装置(1)内的污水流中的气体排空，第二泵机构主要用来从流入联机分离装置(1)内的污水流中 抽取 污水。 | ||||||
| 权利要求 | 1.真空污水系统，其包括：一个卫生设备；连接到卫生设备上的真空污水管(200)； |
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| 说明书全文 | 真空污水系统技术领域[0001] 本发明涉及一种真空污水系统，依据权利要求1前序，该真空污水系统包括：一个卫生设备，如一个厕所设备；连接到卫生设备上的真空污水管；位于卫生设备与真空污水管之间的泄放阀；以及用于在真空污水管中产生真空的真空发生器。本发明还涉及一种依据权利要求9前序所述的真空污水系统操作方法。 背景技术[0002] 真空污水系统，尤其是真空厕所系统已为人们所熟知。在通常含有大容积集水池的真空污水系统的最初发展阶段，系统中的水池保持在真空状态下以便向真空污水管提供真空。大容积集水池中的真空由一个独立的真空泵来保持。集水池中的污水由连接在集水池底部的排污泵排空。由于有大容积集水池，所以此种系统需要有很大的空间，而在火车、船舶及飞机等等当中常常不具备这个条件。此种解决方案的实例可参见EP0330490。 [0003] 在随后的发展阶段，一种基于喷射器的系统开始出现，其中大容积集水池中的污水被循环到通向此集水池的液体喷射泵中。液体喷射泵的一个入口连接到真空污水管上并进而连接到卫生设备，如厕所上。污水经由液体喷射泵得以循环，这样液体喷射泵就形成了通向真空污水管的真空，从而将污水从厕所抽到集水池中。这种解决方案需要有很大的空间。而且，其效率较低。此种解决方案可参见EP0653524。 [0005] 另一单泵解决方案见EP0644299。此解决方案包括有一个防潮干运转叶片泵，该泵在大容积集水池中形成真空。通过逆转泵的功能将此集水池排空，这样泵的压力侧就被连接到大容积集水池上，从而由受压气体将污水压出到另一位置，进而排空此集水池。这种解决方案同样需要有很大的空间，而且泵还极易因任何湿气而受到损害，因而要求有复杂的控制机构。 [0006] 配备有直接在真空污水管中生成真空并抽取污水的液环泵的联机系统也已为人们所知，可参见EP0333045及EP0454794。另一联机解决方案可参见EP1172492。此种连接系统采用了一个单泵来生成真空并同时抽吸污水。这些解决方案试图通过弃用过渡大容积集水池，即位于泵与真空污水管之间的集水池的方式来降低空间要求。 [0007] 不过，装有既能通过抽吸气体来生成真空同时又能抽吸污水的双工作制联机泵的新近解决方案效率并不很高。而且，还往往会产生功能干扰。在这种情况下，泵既用来抽吸气体，又用来抽吸液体，因此一般就不会很成功地同时输送气体和液体。 [0008] 这要归因于真空污水系统，尤其是真空厕所系统的典型输送功能，其中污水流经真空污水管时含有大块的过渡团流，从而形成了不均匀的污水流。 [0009] 在启用冲洗功能冲洗真空厕所时，处于真空抽水马桶和真空污水管之间的泄放阀被打开，并且漫延在真空污水管内的真空将厕所的污水及冲洗水抽到真空污水管中。由于真空污水管的强吸效果及漫延在真空抽水马桶内(及周围)的大气压作用，所以只需要很少量的冲洗水。污水及冲洗水用量通常为2升。 [0010] 相应地，当泄放阀打开时，就会产生压差，即污水及冲洗水抽水马桶侧的大气压和污水及冲洗水真空污水管侧的真空。由于这一压差，因此污水及冲洗水得以输送，其中污水及冲洗水形成断续的团流，并伴随着大量的气体，比如说，大约2升的污水及冲洗水，而伴随有约60升的气体，污水及冲洗水与气体的比率约为1∶30。由于泄放阀在一定时间内保持打开状态，因此大量的气体就被抽吸或压出到真空污水管中。 [0011] 真空污水管的直径通常相当小，这有助于保持团流结构，而这对于保持输送所需压差(断续气体前为低压，断续团流后为高压)是必要的。在经由真空污水管输送的过程中，团流受到重力的作用，并在以一定时间后在水平布置管道内变平。这样就使压力均等，从而上述断续团流前后所需压差就得以消除。为了重新建立污水输送所需压差，就要为真空污水管配置较低部位或凹槽，在此处污水集聚起来，从而重新形成了断续团流。 [0012] 这种在真空污水系统内形成污水流的一连串断续团流和气体，尤其是比值约为1∶30的断续团流和气体是难以高效率抽吸的。 [0013] 发明概述 [0014] 本发明的一个目的就是要提供这样一种真空污水系统：它既能避免上述各种问题，又能以空间需求较小的泵装置进行有效的污水输送。通过权利要求1所述真空污水系统及权利要求9所述真空污水系统操作方法就可达到这些目的。 [0015] 本发明的基本思想仍然是联机解决方案，这样就避免了任何过渡大容积集水池，并且当污水(含冲洗水)及气体出现或存在于真空污水系统内时，能够以相同比例(比值约为1∶30)将其去除，如上所述。 [0016] 真空污水系统包括有真空污水管内的联机分离装置以及与联机分离装置并联的第一泵机构和第二泵机构。第一泵机构是一个真空泵，它用于在真空污水管内生成真空，并将从真空污水管流入联机分离装置的污水流中的气体抽空，第二泵机构主要用来抽取从真空污水管流入联机分离装置的污水。 [0017] 这两种不同型式泵机构的结合可有效抽取由真空污水管输送的不均匀污水流。并联泵机构要求必须在很小的空间内，即在联机分离装置内有效进行分离。由于污水不会集聚在联机分离装置内，所以分离过程通常是连续的。联机分离装置用来将其内部的气体从污水中分离出来。 [0018] 最好把第一阀机构安装在真空泵的抽吸侧，即真空泵与联机分离装置之间。这主要用于确保真空泵不会抽取液体。 [0019] 联机分离装置最好配备有一个液面指示器，液面指示器用来控制上述第一阀机构的操作。这样有助于进一步确保真空泵不会抽取液体。此外，液面指示器还可用来监测第二泵机构的操作，这样污水就不会聚集在联机分离器内。 [0020] 当含有污水和冲洗水及气体的污水流流入联机分离装置时，最好确保液体部分流向第二泵机构，而气体则自然上升到真空泵。使通向联机分离装置的真空污水管的出口朝向第二泵机构就可做到这一点。 [0021] 第二泵机构包括有一个液体泵。为有效操作真空污水系统，该泵也应当能够至少在一定限度内抽吸气体。相应地，在这种情况下就应将液体泵定义为该泵主要是抽取液体，同时还能够至少在一定限度内抽取气体。在独立权利要求1和8中将其定义为“第二泵机构主要用于抽取污水”，其用意在于指出第二泵机构还应当能够抽取一定量的气体。换言之，可将其归类为能够抽取液体的真空泵。第二泵必须能够在真空或受压状态下从源头处进行抽取。在这种情况下，液体泵可以是自吸泵、叶片泵、液环泵或其它。 [0022] 要在现有真空污水系统中做出改型装备，第二泵机构就要包含有一个液体喷射泵和一个连到循环池上的液体泵，其中集聚在循环池内的的液体被液体泵循环到液体喷射泵以产生抽吸效果，从而主要把污水流中的污水抽取到联机分离装置内，并进而把所述污水抽入循环池中。这样，在已使用的系统中也可实现本发明的优势。 [0023] 真空污水系统最好在真空污水管上连有一个压力计以控制与联机分离装置并联的两台泵的操作。 [0024] 对第一泵机构和第二泵机构进行操作，这样联机分离装置就可对污水流进行连续分离或大致连续分离。污水不会积聚在联机分离器内，而且连续性取决于真空污水系统的使用率。 [0025] 本发明中真空污水系统操作方法在真空污水管中配置了一个联机分离装置，其中污水流通过真空污水管进行输送。联机分离装置将由真空污水管流入联机分离装置的污水流中的气体与污水分离开来。 [0026] 以真空泵为形式的第一泵机构在真空污水管内生成真空，并将从真空污水管流入联机分离装置的污水流中的气体排空。第二泵机构与通向联机分离器的第一泵机构并联，并主要从由真空污水管流入联机分离装置的污水流中抽取污水。这样就可使每台泵都按照其设计来抽取介质。联机分离器将其内部的气体与污水分离开来。 [0027] 该方法还在真空泵的抽吸侧，即真空泵与联机分离装置之间配置了一个第一阀机构。通过适当的定时操作，就可用第二泵机构来有效抽取污水及冲洗水，并在需要时操纵真空泵而生成真空或排空气体。第一阀机构用作有利的安全措施以确保污水及冲洗水不会流入真空泵中。 [0029] 下面将参照仅作为示例的附带视图来描述本发明，在附图中： [0030] 图1为一种真空污水系统总配置图的一个示例； [0031] 图2为具有两个并联泵机构的联机分离器的第一实施例； [0032] 图3为具有两个并联泵机构的联机分离器的第二实施例。 [0033] 详细说明 [0034] 本发明涉及一种真空污水系统100，其示例如图1简示。真空污水系统100包括有一个卫生设备，如厕所设备101，还包括连到卫生设备上的真空污水管200。如此图所示，真空污水管200包括有总管201、第一主管202和第二主管203、还有连到各个卫生设备上的支管204。 [0035] 卫生设备也可以是便池102、脸盆103、淋浴设备104等等。通过泄放阀(无图)将各个卫生设备连接到真空污水管上或如图所示连接到支管204上。真空污水系统还包括一个用于在真空污水管200中生成真空的真空发生装置300。 [0036] 在此情况下，要将真空发生装置仅作一般化来理解。在真空污水系统中，卫生设备的污水被集聚起来，并在真空发生装置300产生的真空作用下通过真空污水管输送，然后经过真空发生装置被输送到排放污水集聚的重力式污水管或其它空间。这些在图中没有画出。 [0037] 第一主管202经由第一截流阀211连接到总管201上，第二主管203经由第二截流阀212连接到总管201上。总管201经由第三截流阀210连接到真空发生装置300上。总管201装备有压力计400。 [0038] 通常以下述方式来操作真空污水系统。 [0039] 真空发生装置300在真空污水管200内生成真空，一般达到约0.5巴以下的(高)真空值，然后停用真空发生装置。在冲洗厕所设备101后，打开厕所设备101与支管204之间的泄放阀(无图)，污水及冲洗水因此被压入真空污水管200中，在此处指被压入支管204中，由于真空污水管内的真空与厕所设备101内部及周边的大气压之间存在压差，所以会伴随有大量的气体。污水及冲洗水会形成断续团流，借助断续团流前端低压和断续团流后端高压，即在所述压差的作用下进行断续团流的输送。上文已对此作过详细说明。 [0040] 在已使用卫生设备一定程度后，比如说已冲洗过厕所设备101，已使用过脸盆103或淋浴设备104后，真空污水管200内的真空值会降低。当达到设定(低)值，如约0.35巴时，真空发生装置300就起动以重新建立或重新形成真空到设定(高)值，如上述0.5巴。真空污水管200内的压力值由压力计400来监测，可用其来起动或停用真空发生装置。 [0041] 这种真空污水系统在技术上已为人们所熟知，在此就不作详细说明。 [0042] 以上给出压力值仅作为示例。 [0043] 在本发明中，真空污水系统还包括真空污水管200内的联机分离装置1(见图2与图3)，第一泵机构2与第二泵机构3并联在该联机分离装置上。图1只简单示意了这两种泵机构。 [0044] 图2为具有两个泵机构的联机分离装置1第一实施例，其中所述两个泵机构与联机分离装置1并联。第一泵机构2是一台真空泵，它被装有第一阀机构22的导管21连接到联机分离装置1上。在真空的抽吸侧，即真空泵与联机分离装置1之间装有一个截流阀。对于装备的正常功能来说，此第一阀机构22并非必需，但可作为一种有利的安全措施。第二泵机构3是一台液体泵，它还应当能够抽取气体，而且其抽吸侧由导管31连接到联机分离装置1上。上文已对这两种泵机构作过详细定义及讨论。 [0045] 联机分离装置1被安装在真空污水管200内。具体参照图1，其与总管201连接起来，在真空污水系统输送污水的过程中，以一连串断续团流为形式的并伴随有大量气体(如上所述)的污水流流入联机分离装置1内。真空污水管200，或此时的总管201的出口205通向联机分离装置1。出口205优先朝向第二泵机构3，尤其是朝向将第二泵机构3连接到联机分离装置1上的导管31。这有助于避免液体或水汽被直接送向第一泵机构2。 [0046] 联机分离装置1装备有一个液面指示器11以监测联机分离装置1内的污水液面，从而避免污水积聚在联机分离装置内。 [0047] 下面将参照图2所示实施例来说明采用了带两个并联泵机构的联机分离装置的真空污水系统操作。 [0048] 当真空污水管200内生成设定真空值，比如上述给定高值约0.5巴时，第二泵机构3首先起动，以确保其将可能存在于联机分离装置内的任何污水及冲洗水通过导管31抽出。在一定可调延时后，比如说约在两秒后，第一阀22打开，从而真空泵就会起动以便在真空污水管200内生成所需真空。真空值由压力计400监测，当已达到所需真空(高)值后，第一阀机构22关闭。之后第一泵机构2就会同时停止或者在某一可调延时如约15秒后停止。这取决于真空污水系统的使用情况。如果使用率较高，那么真空值就会在短时间内降低，第一泵机构2就可持续运转以避免第一泵机构2频繁起动。第二泵机构3会继续运作一定时间以除去可能留存在联机分离装置1内的任何污水及冲洗水。联机分离装置1并不用来收集或集聚污水。为使真空污水系统有效运作，如果第二泵机构3不运转，那么第一泵机构2就不运转。 [0049] 在使用真空污水系统后，比如说在冲洗厕所设备101，使用小便池102、脸盆103或淋浴设备104后，真空污水管200内的压力就会下降。当真空值达到预设低值，如上述约0.35巴时，就需要重新建立所需真空值以确保真空污水系统的输送功能。 [0050] 如果在真空泵仍然运转的时间内，比如说在上述约15秒可调延时内发生这种情况的话，那么第二泵机构3就会首先起动并运转较短时间，然后第一阀机构22就会打开，以使真空泵能够在真空污水管200内重生成所需真空值。 [0051] 如果在真空泵已经停止后，真空污水管内的真空值达到给定低值，那么第二泵机构3就会首先起动并运转一定时间，然后第一阀22就会打开，并且真空泵在一定可调延时之后起动以将真空污水管200内的真空值升高到给定高值，即所需值。 [0052] 联机分离装置1的基本功能是将由污水管200流入联机分离装置的污水流中的污水及冲洗水与气体分离开来。这样就可有效使用这两台泵来抽取其特定的介质。 [0053] 第二泵机构3从污水流中抽取污水及冲洗水，而第一泵机构2，即真空泵则抽取污水管200中的气体，一部分是为了生成真空，一部分是为了排空污水流中的气体。对第一泵机构2及第二泵机构3进行相应操作，从而联机分离装置1就可对污水流进行连续分离或大致连续分离。污水不会集聚在联机分离装置1内，而连续性取决于真空污水系统的使用率。 [0054] 第一阀机构22的目标是防止任何液体进入真空泵。联机分离装置1也配备有一个页面指示器11以监测联机分离装置1内的污水及冲洗水液面。当液面指示器11显示联机分离装置1内的给定污水液面时，第二泵机构3会一直起动。而当显示所述给定污水液面时，第一泵机构2将不起动。最好将液面指示器11连接到第一阀机构22，如电磁阀上以控制其操作。这样进一步确保了适当的泵只抽取其特定的介质。为此而采取的另一措施是将通向联机分离器1的真空污水管200或总管201的出口205朝向第二泵机构3。 [0055] 由于联机分离装置内气体与污水及冲洗水的有效分离，即使没有第一阀机构22，真空污水系统也可正常工作。第一阀机构主要用作一种安全措施。对真空污水管内真空及污水流的控制可由第一、第二及第三截流阀211、212及210来完成。 [0056] 真空泵抽吸的气体可能会有些潮湿，所以最好将冷凝除水装备经由阀机构连接到真空泵的压力侧，从而除去形成的任何冷凝水。 [0058] 本发明的基本思想仍然是联机系统。相应地，来自卫生设备的污水流经真空污水管200及联机分离装置1，并通过第二泵机构3，然后被输送到排泄污水积聚的重力式污水管或其它地方。这在图中没有画出。 [0059] 以上给出的各种压力值及时间仅作为示例。 [0060] 图3显示了带有两个泵机构的联机分离装置1的第二实施例，其中所述两个泵机构与联机分离装置1并联。第一泵机构2是一台真空泵，它由装有第一阀机构22的导管21连接到联机分离装置1上，其中第一阀机构22是一个截流阀，其位于真空泵的抽吸侧，即真空泵与联机分离装置1之间。导管31将第二泵机构3连接到联机分离装置1上。第二泵机构3包括连接在循环池38上的液体喷射泵32和液体泵36。集聚在循环池38内的液体由液体泵36循环到液体喷射泵32以便在导管31内产生抽吸效果，从而从流入联机分离装置1及进而流入循环池38的污水流中主要抽取污水。第二泵机构3相当于一个喷射器系统。上文已对这两种泵机构作过详细定义及讨论。 [0061] 联机分离装置1位于真空污水管200内。具体参照图1，其位于总管201内，从而在真空污水系统输送污水的过程中，以一连串断续团流为形式的且伴随有大量气体(如上所述)的污水会流入联机分离装置1内。真空污水管200，或此处的总管201的出口205通向联机分离装置1。出口205朝向第二泵机构3，特别指向连接第二泵机构3和联机分离装置1的导管。这有助于避免液体或水汽被直接送向第一泵机构2。 [0062] 联机分离装置1配备有一个液面指示器11以监测联机分离装置1内的污水液位，从而避免污水积聚在联机分离装置内。 [0063] 下面将参照图3所示实施例来说明采用了带两个并联泵机构的联机分离装置的真空污水系统操作。 [0064] 当真空污水管200内生成设定真空值，比如上述给定高值约0.5巴时，第二泵机构3首先起动，以确保其将可能存在于联机分离装置内的任何污水及冲洗水通过导管31抽出。在一定可调延时后，比如说约在两秒后，第一阀22打开，从而真空泵就会起动以便在真空污水管200内生成所需真空。真空值由压力计400监测，当已达到所需真空(高)值后，第一阀机构22关闭。之后第一泵机构2就会同时停止或者在某一可调延时如约15秒后停止。这取决于真空污水系统的使用情况。如果使用率较高，那么真空值就会在短时间内降低，第一泵机构2就可持续运转以避免第一泵机构2频繁起动。第二泵机构3会继续运作一定时间以除去可能留存在联机分离装置1内的任何污水及冲洗水。联机分离装置1并不用来收集或集聚污水。为使真空污水系统有效运作，如果第二泵机构3不运转，那么第一泵机构2就不运转。 [0065] 此实施例中第二泵机构3的操作如下所述。起初循环池38内需要有一定量的液体，这样液体泵36才能正常工作。当必须起动第二泵机构3时，液体泵36就会起动，从而它通过导管35从循环槽中抽取液体。随后这些液体被抽入液体喷射泵32中，接着从喷射器33输出，再输入循环池38内。这样就在液体喷射泵32的抽吸端34形成一种抽吸效果，并进而在导管31内形成抽吸效果，然后导管31从联机分离装置1中抽取污水和冲洗水。 [0066] 因而本发明就能以非常简单而有效的方式对现有的先前技术真空污水系统进行改装。 [0067] 相应地，如以上结合图2所述，在使用真空污水系统后，比如说在冲洗厕所设备101，使用小便池102、脸盆103或淋浴设备104后，真空污水管200内的压力就会下降。当真空值达到预设低值，如上述约0.35巴时，就需要重新建立所需真空值以确保真空污水系统的输送功能。 [0068] 如果在真空泵仍然运转的时间内，比如说在上述约15秒可调延时内发生这种情况的话，那么第二泵机构，即液体泵36就会首先起动并运转较短时间，然后第一阀机构22就会打开，以使真空泵能够在真空污水管200内重生成所需真空值。 [0069] 如果在真空泵已经停止后，真空污水管内的真空值达到给定低值，那么液体泵36就会首先起动并运转一定时间，然后第一阀22就会打开，并且真空泵在一定可调延时之后起动以将真空污水管200内的真空值升高到给定高值，即所需值。 [0070] 联机分离装置1的基本功能是将由污水管200流入联机分离装置的污水流中的污水及冲洗水与气体分离开来。这样就可有效使用这两台泵来抽取其特定的介质。 [0071] 第二泵机构3，即液体泵36与液体喷射泵32共同从污水流中抽取污水及冲洗水，而第一泵机构2，即真空泵则抽取污水管200中的气体，一部分是为了生成真空，一部分是为了把从总管201流入联机分离装置内的污水流中的气体排空。对第一泵机构2及第二泵机构3进行相应操作，从而联机分离装置1就可对污水流进行连续分离或大致连续分离。污水不会集聚在联机分离装置1内，而连续性取决于真空污水系统的使用率。 [0072] 第一阀22的目标是防止任何液体进入真空泵。联机分离装置1也配备有一个液面指示器11以监测联机分离装置11内的污水及冲洗水液面。最好将液面指示器11连接到第一阀机构22，如电磁阀上以控制其操作。当液面指示器11显示联机分离装置1内的给定污水液面时，液体泵36会一直起动。而当显示所述给定污水液面时，真空泵不起动。这样进一步确保了适当的泵只抽取其特定的介质。为此而采取的另一措施是将通向联机分离装置1的真空污水管200或总管201的出口205朝向通达第二泵机构3的导管31。 [0073] 由于联机分离装置内气体与污水及冲洗水的有效分离，即使没有第一阀机构22，真空污水系统也可正常工作。第一阀机构主要用作一种安全措施。对真空污水管内真空及污水流的控制可由第一、第二及第三截流阀211、212及210来完成。 [0074] 真空泵抽吸的气体可能会有些潮湿，所以最好将冷凝除水装备经由阀机构连接到真空泵的压力侧，从而除去形成的任何冷凝水。 [0075] 本发明的基本思想仍然是联机系统。相应地，来自卫生设备的污水流经真空污水管200及联机分离装置1，并通过第二泵机构3，然后从循环池38流向排泄污水积聚的重力式污水管或其它地方。这在图中没有画出。 [0076] 以上给出的各种压力值及时间仅作为示例。 [0077] 本说明及附图仅用来阐明本发明的基本思想。可在随后的权利要求书所述范围内对本发明进行改动。 |
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