專利名稱：自動廢水回收系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明用于節(jié)水領域。 二
背景技術：
當前水資源短缺問題突出。避免水資源浪費、節(jié)約水資源，是全社會的共識。在此背景 下，家庭廢水的收集和利用，成為迫切需要解決的問題。對此問題，當前主要有兩種解決方 案。 一是利用上下樓層的自然水位落差，收集上層用戶的廢水，供下層用戶使用，如中國專 利02128366.4及00113451.5。 二是使用電泵，單個家庭收集自家的廢水供自家使用，如中國 專利200410034583.6及94110013.8。這兩種方案都有一定的缺陷。第一個方案涉及中水的儲 存及再分配等問題，并且此方案不適于平房用戶。第二個方案涉及設備成本、使用成本、噪 音、安全等問題。
中國專利01109949.6利用自來水壓力，實現將低水位廢水提升至高水位，供用戶再次使 用。此發(fā)明克服了上述兩種方案的缺陷，但自身仍有缺陷。首先，此發(fā)明裝置中的連動桿周 期性接觸廢水和自來水，因而輸至洗滌池的自來水會被污染。其次，裝置不是自動提升廢水 至高水位，必須在手工啟動自來水進水后，裝置才工作(所以要配置額外的廢水轉存箱)。第 三，每次提升廢水，必須要用等量的自來水，不方便用戶使用。
本發(fā)明也是使用自來水的壓力將較低水位的廢水輸送至處在高位的水箱，但克服了中國專 利01109949.6所具有的缺陷。首先，自來水和廢水嚴格分隔，不存在自來水被污染問題。其 次，自動升高廢水至高水位。只要泵腔內廢水水位高度達到設定值，系統(tǒng)就啟動，無需手工 操作，是真正意義上的自動廢水收集裝置。第三，當自來水壓力為0.16mPa時，系統(tǒng)只需輸 出小于廢水量20%的自來水就可以工作，為用戶的使用提供了便利。第四，結構簡單，無需 復雜的電磁閥門組合，成本相對較低。
三

發(fā)明內容
家庭廢水回收系統(tǒng)由差壓泵、集水箱、回水箱、過濾水箱、異或接口、行程開關等組成。 圖l。
差壓泵用來傳送廢水， 一般安裝固定于地面。外接自來水進水管、回水出水管、廢水進 水管、廢水出水管。圖2，圖3。
作用于活塞一側的自來水壓力P2大于作用于活塞另一側的反向壓力Pl，通過控制自來 水進水的開和關，泵腔中的活塞可以往復運動。當自來水進水口開啟時，P2大于P1，活塞在 壓力的作用下，向上運動，至泵頂部。當自來水進水口關閉時，自來水壓力消失，活塞在壓 力Pl的作用下，向下運動，至泵底部。
自來水的進水口的關閉和開啟是通過泵腔內廢水水量的臨界狀態(tài)來控制。 反向壓力由作用在活塞上的重力，或彈性恢復力，或一定水位高度的水體產生。根據反 向壓力性質不同，差壓泵分為三種類型。
重力型差壓泵，由廢水泵腔、廢水活塞、凈水泵腔、凈水活塞、載壓重物、行程開關、 異或接口、觸發(fā)彈簧等組成。圖4。
為保證自來水回水被輸入回水箱，并且較低水位的廢水能被吸入泵內，差壓泵內的結構》Pl + P2
式中Wi為活塞重量，W2為載物重量，S為凈水腔截面面積，Pi為水壓，是把自來水從
差壓泵底部輸至回水箱頂部所需壓力，p2為虹吸壓力，是把廢水從較低位置輸至泵頂所需 壓力。
另外為了保證廢水被輸入集水箱，并保證泵所需自來水量小于廢水量
Rl為廢水腔之直徑，R2凈水腔直徑，H為泵高，Hl為集水箱頂部到凈水腔內活塞的垂直高 度，H2為回水箱頂部到凈水腔內活塞的垂直高度，P為自來水壓力(單位水柱高)。在此
范闈內，選擇最小的^，以利于使用。
安裝于泵頂部的行程開關和安裝于泵底部的異或接口通過液壓傳動管連接，形成對進水 和出水的邏輯控制。
異或接口是截面為矩形的柱形外殼和在其內部滑動的活塞組成。圖8。 在活塞V-2上有一對貫通活塞的柱形方孔，在活塞的前后側面相應有矩形口，前側面為 Sl， S2兩個矩形口，后側面為S3, S4。外殼V-1的前后側面也有兩對開口 Pl， P2及P3， P4。當活塞V-2在外殼V-1內滑動時，Sl和S2分別可以和P1， P2同時完全重合，S3和S4 分別可以和P3， P4同時完全重合。開口P1， P3以及P2， P4外接輸水管。
當S1和S3分別和P1， P3部分或完全重合，外接在S1， S3的輸水管連通。 當S2和S4分別和P2， P4部分或完全重合，外接在S2， S4的輸水管連通。 活塞限制在Pl的左面的邊A和P2右面的邊B之間運動。
A和B之間的距離記為L1， C和D之間的距離記為L2，矩形邊A的長度記為a，異或 接口參數滿足
Ll - L2S:2 * a
由于行程開關的作用，活塞只處于兩個狀態(tài)， 一是P1和S1完全重合，同時P2完全錯丌 S2， 二是P2和S2完全重合，同時Pl完全錯開Sl 。所以異或接口控制兩個輸水管的開和關，
-是經過81和83的輸水管，二是經過S2和S4的輸水管。當并且只有當一個通路關閉，另 一個通路才開通。
行程開關，由菱形傳動組件、滑塊、彈簧組成。當外力作用在菱形傳動組件上時，只要 組件的位移超過其自身長度的一半，組件就可以不靠外力的作用，繼續(xù)運動，直至完成相同 大小的位移。圖9。
觸發(fā)開關，當重力的作用克服了觸發(fā)彈簧的彈性力，就可以觸發(fā)行程開關。
水壓型差壓泵，反壓為一定水位的水體，其它結構與與重力型差壓泵相同。圖5。
彈性力型差壓泵，反壓為彈性力產生，其它結構與與重力型差壓泵相同。圖6。
集水箱， 一般安裝于1米至2.5米的高度的位置。用于收集差壓泵傳輸出的中水。在頂 部設有自溢口。外接中水進水管，兩個出水口。其中一個出水口用管道和衛(wèi)生潔具的水箱進
水口連接。圖7。
回水箱， 一般安裝0.5米至2.5米的高度的位置，用于收集泵傳輸出的自來水。在頂部設 有自溢口。上部進口外接回水進水管，下部出口外接水管至用水池上方。圖7。
四


圖1是系統(tǒng)示意圖。A為差壓泵，Bl為回水箱，B2為集水箱，Pl為中水輸出管，P2為 廢水輸入管，P3為自來水輸入管，P4為連接集水箱和差壓泵的管道。
圖2是差壓泵原理圖側圖。A為廢水腔外殼，D為凈水腔外殼，C為廢水腔活塞，E為凈 水腔活塞，F為異或接口， B為為行程開關，K為廢水進口， J為廢水出口， G為自來水進口， H為回水出口。
P2是作用在廢水活塞上的自來水壓力，Pl是作用在廢水活塞上的反向壓力。為了差壓泵 能正常工作，P2總是大于P1。
圖3是差壓泵原理圖S剖面圖，A為廢水腔外殼，E為凈水腔活塞，D為凈水腔外殼，C為 自來水進口。
圖4是重力型差壓泵結構圖。A為廢水腔外殼，D為凈水腔外殼，C為廢水腔活塞，E為 凈水腔活塞，F為異或接口， B為行程開關，K為廢水進口， J為廢水出口， G為自來水進口， H為回水出口。 W為載壓重物，M為觸發(fā)彈簧，N為液壓傳動管。
圖5是水壓型差壓泵結構圖。A為廢水腔外殼，D為凈水腔外殼，C為廢水腔活塞，E為 凈水腔活塞，F為異或接口， B為行程開關，K為廢水進口， J為廢水出口， G為自來水進口， H為回水出口。T為反壓水箱，V為反壓水管，U為反壓活塞，M為觸發(fā)彈簧，N為液壓傳動管。
圖6是彈性力型差壓泵結構圖。A為廢水腔外殼，D為凈水腔外殼，C為廢水腔活塞，E為 凈水腔活塞，F為異或接口， B為行程開關，K為廢水進口， J為廢水出口， G為自來水進口， H為回水出口。 Q為反壓彈簧，M為觸發(fā)彈簧，N為液壓傳動管。
圖7是集水箱和回水箱側圖。M是集水箱，N是回水箱。Kl是進水口， K2是溢水口， K3， K4是出水口。
圖8是異或接口示意圖。F-l為外殼前視圖，H-l為外殼后視圖，V-l為外殼立體圖，Pl， P2是前側面的兩個矩形開口， P3， P4是相對應的后側面的兩個矩形開口。
F-2為活塞前視 圖，H-2為活塞后視圖，V-l為活塞立體圖，Sl， S2是前側面的兩個矩形通道口， S3， S4是 相對應的后側面的兩個矩形通道口。 A為Pl的左面的邊，B為P2右面的邊，C為Sl的左面 的邊，D為S2右面的邊。
圖9是行程開關結構圖T1， T2為滑塊，T3為傳動組件，Kl， K2為續(xù)動彈簧，P為液壓傳動管。
圖10是廢水腔為空時，行程開關及異或接口狀態(tài)示意圖。Tl， T2為滑塊，T3為傳動組件， Kl， K2為續(xù)動彈簧，P為液壓傳動管。M為異或接口外殼，N為活塞，Sl為自來水進口， S2
為回水出口。為了演示，外殼和活塞只顯示其相對位置。K3為觸發(fā)彈簧。
圖ll是廢水腔注滿時，行程開關及異或接口狀態(tài)示意圖。Tl， T2為滑塊，T3為傳動組件， Kl， K2為續(xù)動彈簧，P為液壓傳動管。M為異或接口外殼，N為活塞，Sl為自來水進口， S2 為回水出口。為了演示，外殼和活塞只顯不其相對位置。K3為觸發(fā)彈簧。
五技術實施方式
結合具體實例說明重力型差壓泵及系統(tǒng)的工作過程。
差壓泵高40cm，廢水腔內直徑10cm，凈水腔內直徑2cm，底部固定于地面，泵的軸線和 地面垂直。集水箱為100cmx40cmx40cm，箱底面距地面2米，回水箱20cm x40cm x40cm,箱 底面距地面1米。
自來水壓力為0. 16mPa (國家規(guī)定自來水干管末梢壓力最低為0. 14mPa)。 初始狀態(tài)廢水活塞處于低位，凈水外殼處于低位。觸發(fā)彈簧在高位。 自來水進水管關，冋水出水管開，廢水進口管開，廢水出口管關。 行程開關的棱形組件處于高位。圖IO。 開始時，產生生活廢水。
廢水通過過濾箱進入廢水腔，腔內廢水達到設定高度后，行程開關被觸發(fā)，廢水進口關， 出口開，自來水進口開，回水口關。圖ll。由于泵的設計，自來水壓力大于反向壓力，活塞 向上運動，廢水經過管道輸入廢水箱。當活塞到達頂部時，廢水腔內廢水清空，凈水腔內充 滿自來水，此時廢水活塞觸發(fā)行程開關，自來水進口關，回水口開，廢水進口開，廢水出口 關。廢水活塞在重力的作用下，向下運動，把凈水腔內自來水輸入回水箱，待用戶使用。當 活塞到達底部時，如果腔內廢水沒達到設定高度，將不會觸發(fā)行程開關，此時，廢水活塞處 于低位，外殼處于低位。當廢水注滿腔時，行程開關被觸發(fā)，泵開始新的周期運動。如此把 較低位的廢水，經過過濾處理，送入較高之集水箱，供用戶再次使用。
由于廢水和自來水回水嚴格分隔的，所以回水仍是潔凈的自來水，可供用戶使用，由于 R2/R1=0.2，回水水量僅為廢水水量的20%，用戶并不需要隨時用光回水箱內自來水，非常方 便用戶使用。
由于廢水泵腔可以產生負壓，所以較低水位的水也可送入集水箱。 一般家庭生活廢水(除 衛(wèi)生潔具的用水)都可以收集至集水箱，重復使用。
系統(tǒng)自動對廢水進行提升，方便用戶使用。
對于最低家庭戶內自來水壓力0. 05mPa (國家規(guī)定最低入宅自來水壓力)，凈水腔內直徑 5cm，在其它參數不變的情形，R2/R1=0.5，回水水量僅為廢水水量的50%，仍然方便用戶使用。
權利要求
1.自動廢水回收系統(tǒng)是供家庭收集、過濾處理、并重復使用廢水的一套裝置。其特征在于，系統(tǒng)由差壓泵，集水箱，回水箱，過濾水箱等組成。
2. 在權力1中的差壓泵，以壓力差為動力，驅動活塞在泵腔中運動。其特征在于，活塞的 一側為自來水，自來水壓力為P，活塞在此側面受壓力為P1，活塞另一側受反向壓力P2， P總是大于P1;通過控制自來水進水的開和關，P2和P1之差的符號在正負之間變化，由 此推動活塞往復運動；反向壓力由作用在活塞上的重力，或彈性恢復力，或一定水位高度 的水體產生。
3. 在權利2所述的差壓泵，是由兩個圓柱形腔體組成，廢水腔上部密封，留有廢水進口， 凈水腔上部密封，下部活塞上留有自來水進口。特征在于，當泵體固定時，廢水腔外殼固 定，腔內的活塞可以在腔體中沿腔之軸線運動，凈水腔內的活塞固定，腔體外殼可以相對 其腔內活塞沿軸線運動；凈水腔的外殼和廢水腔的活塞連接；廢水腔之直徑R1大于凈水 腔直徑R2<formula>see original document page 2</formula>H為泵高，Hl為集水箱頂部到凈水腔內活塞的垂直高度，H2為回水箱頂部到凈水腔內活塞的垂直高度，P為自來水壓力(單位水柱高)。
4. 權利2所述的差壓泵，配置有反壓水箱，或彈簧，或載壓重物。特征在于，相應產生的 水體壓力，彈性恢復力，重力作用于廢水腔內活塞上，方向和凈水腔內的自來水通過腔頂 作用于廢水腔內活塞的壓力相反；當不計廢水腔內活塞自重時，其通過廢水腔內活塞作用 于凈水腔頂部的壓力應大于把自來水從差壓泵底部輸至回水箱頂部所需壓力與把廢水從 較低位置輸至泵頂所需壓力之和。
5. 權利2所述的差壓泵，配置行程開關及異或接口。其特征為，當完全關閉自來進水口后， 開啟回水出水口，當完全關閉回水出水口后，開啟自來水進水口，自來水進水口和回水出 水口總有一個是開的。
6. 兩個差壓泵串聯(lián)。特征在于，異或接口所控制的兩個通道分別和兩個差壓泵的廢水進口 連接。
全文摘要
本發(fā)明用于節(jié)水領域。自動廢水收集系統(tǒng)利用自來水壓力，驅動差壓泵，將低水位的家庭廢水提升至安裝在高處的集水箱，供用戶重復使用。系統(tǒng)無需消耗電力和其它能源，無需手動，及時迅速地完成廢水收集處理過程。
文檔編號E03C1/12GK101205732SQ200710195139
公開日2008年6月25日 申請日期2007年11月30日 優(yōu)先權日2007年11月30日
發(fā)明者殷育東 申請人:殷育東