阅读说明：本技术 一种应用于全自动气动控制装置的手动按钮机构 (Manual button mechanism applied to full-automatic pneumatic control device ) 是由 崔利兴 邓永峰 黄森辰 于 2020-08-27 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种应用于全自动气动控制装置的手动按钮机构,包括壳体、安装在壳体内的按压组件及压力调节组件；所述壳体内设置有空腔及与空腔相连通的空气流道；所述按压组件包括按钮本体、通过按钮本体的驱动实现空腔一端与空气流道通断的第一波纹膜片以及实现按钮本体复位的复位弹簧；所述压力调节组件包括内部与空腔相连通的高压罐体座以及将高压罐体座内部分隔的第二波纹膜片；本发明在全自动气动控制装置上增设了手动按钮机构,使全自动气动控制装置具备了手动巡检模式,该手动按钮机构直接与通断阀杆连接,用于控制通断阀杆的工作,当采用直接连接的方式控制能够提高动作的灵敏性,降低误判率,巡检效率高。(The invention relates to a manual button mechanism applied to a full-automatic pneumatic control device, which comprises a shell, a pressing component and a pressure adjusting component, wherein the pressing component and the pressure adjusting component are arranged in the shell; a cavity and an air flow passage communicated with the cavity are arranged in the shell; the pressing assembly comprises a button body, a first corrugated diaphragm and a reset spring, wherein the first corrugated diaphragm is driven by the button body to realize the connection and disconnection between one end of the cavity and the air flow channel, and the reset spring is used for realizing the reset of the button body; the pressure regulating assembly comprises a high-pressure tank body seat and a second corrugated membrane, wherein the interior of the high-pressure tank body seat is communicated with the cavity; according to the invention, the manual button mechanism is additionally arranged on the full-automatic pneumatic control device, so that the full-automatic pneumatic control device has a manual inspection mode, the manual button mechanism is directly connected with the on-off valve rod and is used for controlling the work of the on-off valve rod, when the mode of direct connection is adopted for control, the action sensitivity can be improved, the misjudgment rate is reduced, and the inspection efficiency is high.)

一种应用于全自动气动控制装置的手动按钮机构

技术领域

本发明涉及应用于真空污水连续收集、临时储存和周期性输送系统的气动控制器技术领域，其中气动控制器应用压差驱动控制方法实现动作，并用于与真空排污阀连接控制真空排污阀工作，本发明则特别涉及一种应用于全自动气动控制装置的手动按钮机构。

背景技术

真空污水连续收集、临时储存和周期性输送系统属于一种真空井系统，其工作时凭借基于一端吸入空气，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。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时控制系统关闭真空排污阀，我们把这个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，简称为真空井系统，真空井系统中控制部分起着至关重要的作用，即为全自动气动控制装置。

真空井系统中的控制装置包括输入输出接口、能源单元、动力单元、执行单元和控制单元，输入输出接口具有待由使用者手动操作的操作元件，以及装置与其它***设备或装置连接的输入管路和输出管路；其中，能源单元具有将来自外部输入或输出接口与内部输入输出管路联通的各种单元及其单元内部能量流；动力单元具有将能源单元中的能量流变换为动力流的元器件；执行单元用于将来自能源单元的不同输入能量流与输入输出接口中的输出接口之间的切换；控制单元用于间接调节动力单元来实现调节执行单元的元器件和方法，或者是直接调节执行单元的元器件和方法；其中手动操作的操作元件即为控制按钮，目前，实现控制按钮功能的工作原理主要有如下两种：

(1)采用弹簧复位的顶杆机构，其通过间接控制执行装置(即通断阀)来实现手动控制的；参考Foreman等人申请的发明专利，其专利号为US5069243的美国专利等；

(2)采用弹簧复位的膜片机构，即通过直接控制执行装置(即通断阀)来实现手动控制的；参考Greenleaf等人申请的发明专利，其专利号为US4373838的发明专利等；

通常，在液体或污水收集技术领域，大量的国外技术涉及到控制按钮这一细分领域，而国内技术积累时间相对较短，虽然近年来发展速度相对猛进，但是仍存在诸多不足，结合目前国内外的现有技术进行分析，其具有如下缺陷：

(1)参考专利号为US5069243的美国专利，弹簧复位的顶杆机构中，其存在误判率高、巡检效率低且劳动强度高的问题，通过间接控制执行装置(即通断阀)来实现手动控制的，在一定程度上存在一定的误判率，即气动控制器上的手动按钮按下后，真空排污阀没有动作，认为真空排污阀坏了，实际上是气动控制器坏了，这个是间接控制存在的问题点之一；

(2)参考专利号为US5069243的美国专利，腔室结构不利于集水和排水，产品寿命短，故障率高，不利于相关腔室的集水和排水，造成元器件老化失效，寿命大幅降低，该结构方案是将控制装置(液位传感器接口和稳压装置)设置到气控控制器的顶端，导致液位传感器中的冷凝水进入控制装置而无法排出，久而久之造成手动按钮无法触发动作，更严重的是，气控控制器由于控制装置无法动作而失效；

(3)参考专利号为US4373838的发明专利，弹簧复位的膜片机构中，装置无集水、排水功能，容易卡住和老化加速；装置无延时关闭功能，功能性不强；手动功能和气动功能只能选择一个，无法同时实现两个功能。

针对现有技术中存在的不足，本发明研制了一种应用于全自动气动控制装置的手动按钮机构，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。

发明内容

本发明目的是：提供一种应用于全自动气动控制装置的手动按钮机构，以解决现有技术中控制按钮在结构设计上不合理、可靠性差、故障率高的问题，同时解决结构在动作时灵敏度差、误判率高的问题。

本发明的技术方案是：一种应用于全自动气动控制装置的手动按钮机构，包括壳体、安装在壳体内的按压组件及压力调节组件；所述壳体内设置有空腔及与空腔相连通的空气流道；所述按压组件包括按钮本体、通过按钮本体的驱动实现空腔一端与空气流道通断的第一波纹膜片以及实现按钮本体复位的复位弹簧；所述压力调节组件设置在空腔内远离空气流道与空腔连通的一端，包括内部与空腔相连通的高压罐体座以及将高压罐体座内部分隔的第二波纹膜片。

优选的，所述按钮本体包括呈一体结构设置的按钮杆及密封板，所述按钮杆贯穿壳体并延伸至空腔内，所述密封板设置在空腔内，侧壁与空腔内壁之间设置有密封圈，所述密封板将空腔分隔为第一腔室及第二腔室，端面上均布设置有若干第一通气孔；所述第一波纹膜片固定在密封板下端，端面上设置有若干通过变形实现第一腔室与第二腔室通断的膜片结构，所述膜片结构分别对应第一通气孔设置，端面上均布设置若干第二通气孔；所述高压罐体座固定在第二腔室内，并呈下端开口的中空结构，侧壁上设置有使高压罐体座内部与第二腔室相连通的第一通气槽；所述第二波纹膜片设置在高压罐体座内，并将高压罐体座内部分隔为第三腔室及第四腔室，所述第四腔室与第二空腔通过第一通气槽相连通；所述复位弹簧设置在第一波纹膜片下端面与高压罐体座侧边上端面之间。

优选的，所述按钮杆内设置有两侧端呈开口状的槽孔，所述槽孔内沿水平方向贯穿设置有固定在壳体上的定位螺丝。

优选的，所述空腔上端的壳体内侧端面上设置有环形槽，所述环形槽与空气流道相连通，且环形槽内均布设置若干延伸至空腔内的顶针，若干所述顶针分别与第一通气孔对应同轴设置，外径小于第一通气孔的内径；所述膜片结构包括与第一通气孔对齐设置的顶针定位座、环绕顶针定位座设置的弧状变形片；所述顶针定位座用于与顶针下端面相抵，实现膜片结构的变形；所述弧状变形片上均布若干第二通气孔。

优选的，所述空腔下端部具有一安装凸台，所述安装凸台上设置有一对第二通气槽，所述第二通气槽一端延伸至安装凸台上端面处，另一端延伸至安装凸台侧壁处；所述高压罐体座呈“凸”字型结构，固定在安装凸台上，侧边的第一通气槽与第二通气槽相连通。

优选的，所述第二波纹膜片侧边固定在安装凸台与高压罐体座之间，中部连接有通断阀杆，所述通断阀杆上端通过固定螺丝与第二波纹膜片中部固定连接，所述固定螺丝中部及通断阀杆中部设置有与第三腔室相连通的第三通气孔。

与现有技术相比，本发明的优点是：

(1)本发明在全自动气动控制装置上增设了手动按钮机构，使全自动气动控制装置具备了手动巡检模式，该手动按钮机构直接与通断阀杆连接，用于控制通断阀杆的工作，由于通断阀杆属于直接控制全自动气动控制装置工作的执行组件，当采用直接连接的方式控制能够提高动作的灵敏性，降低误判率，巡检效率高。

(2)由于手动按钮机构直接与通断阀杆连接实现手动控制，当按下按钮本体之后，如果此时真空排污阀不工作，则证明真空排污阀出现了故障，反之则真空排污阀未出现故障，同时也证明全自动气动控制装置出现了故障；由于可以不用先将相关设备拆卸下来进行检测判断全自动气动控制装置和真空排污阀的状态，因此劳动强度大幅降低。

(3)本发明不仅具有手动巡检功能，而且也具有兼容自动运行模式的功能，即在全自动气动控制装置自动运行的模式下，手动按钮机构不会影响其工作，同时也不会引起自身的误操作；结构设计紧凑，零部件的种类和数量少，可靠性更高；

(4)通过内部各腔室及空气流通路线的设计，使得壳体内部在通气的过程中，也具有一定的集水排水功能，进而使得装置的寿命加长，故障率变低。

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应用于全自动气动控制装置的手动按钮机构的结构示意图；

图2为本发明所述壳体的结构示意图；

图3为本发明所述第一壳体的结构示意图；

图4为本发明所述按钮本体的结构示意图；

图5为本发明所述按钮本体与壳体的连接结构示意图；

图6为本发明所述第一波纹膜片的结构示意图；

图7为本发明所述高压罐体座的结构示意图；

图8为本发明所述高压罐体座及按钮本体与壳体的连接结构示意图；

图9为本发明涉及到的全自动气动控制装置的结构简图；

图10为本发明的一种应用于全自动气动控制装置的手动按钮机构内空气流通路线图；

图11为本发明的一种应用于全自动气动控制装置的手动按钮机构内空气流通路线局部放大图；

图12为本发明所述按钮本体向下按压时的结构放大示意图；

图13为本发明未按压手动按钮机构以及全自动气动控制装置未工作状态时的结构示意图；

图14为本发明未按压手动按钮机构以及全自动气动控制装置已工作状态时的结构示意图；

图15为本发明按压手动按钮机构后的结构示意图；

其中：1、壳体；

11、第一壳体，12、第二壳体，13、空气流道，14、空腔；

111、环形槽，112、顶针；

121、安装凸台，122、第二通气槽；

141、第一腔室，142、第二腔室；

2、按压组件；

21、按钮本体，22、第一波纹膜片，23、复位弹簧；

211、按钮杆，212、密封板，213、槽孔，214、定位螺丝，215、第一通气孔；

221、膜片结构，222、顶针定位座，223、弧状变形片，224、第二通气孔；

3、压力调节组件；

31、高压罐体座，32、第二波纹膜片，33、通断阀杆；

311、第一通气槽，312、第三腔室，313、第四腔室；

331、固定螺丝，332、第三通气孔。

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，一种应用于全自动气动控制装置的手动按钮机构，其属于全自动气动控制装置的局部结构，用于检查判断全自动气动控制装置是否出现损毁，其结构包括壳体1、安装在壳体1内的按压组件2及压力调节组件3。

如图2所示，壳体1包括由上至下设置的第一壳体11及第二壳体12，第一壳体11内设置有空气流道13，第二壳体12内设置有与空气流道13相连通的空腔14；其中关于空气流道13与空腔14的连通方式为：结合图2、图3所示，第一壳体11下端与空腔14上端对齐的端面上设置有环形槽111，环形槽111与空气流道13相连通，且该环形槽111内均布设置若干延伸至空腔14内的顶针112；如图2所示，空腔14下端还设置有安装凸台121，安装凸台121上设置有一对第二通气槽122，第二通气槽122一端延伸至安装凸台121上端面处，另一端延伸至安装凸台121侧壁处。

如图1所示，按压组件2包括按钮本体21、通过按钮本体21的驱动实现空腔14一端与空气流道13通断的第一波纹膜片22以及实现按钮本体21复位的复位弹簧23；如图4所示，按钮本体21包括呈一体结构设置的按钮杆211及密封板212，如图5所示，按钮杆211贯穿第一壳体11并延伸至空腔14内，密封板212设置在空腔14内，侧壁与空腔14内壁之间设置有密封圈，密封板212将空腔14分隔为第一腔室141及第二腔室142，端面上均布设置有若干第一通气孔215，若干第一通气孔215分别与顶针112一一对应同轴设置，且内径大于顶针112的外径；为保证按钮本体21在按压过程的运动稳定性，避免发生沿中轴线方向的偏转，在按钮杆211内部设置了槽孔213及贯穿槽孔213的定位螺丝214，如图4所示，槽孔213沿竖直方向设置，两侧端呈开口状，分别延伸至按钮杆211侧壁处，定位螺丝214贯穿槽孔213，并固定在第一壳体11内；如图5所示，第一波纹膜片22固定在密封板212下端，端面上设置有若干通过变形实现第一腔室141与第二腔室142通断的膜片结构221，膜片结构221分别对应第一通气孔215设置，如图6所示，膜片结构221包括与第一通气孔215对齐设置的顶针定位座222、环绕顶针定位座222设置的弧状变形片223；顶针定位座222用于与顶针112下端面相抵，实现膜片结构221的变形；弧状变形片223上均布若干第二通气孔224；本实施例中，顶针112、第一通气孔215及膜片结构221的数量均对应设置三个，并沿空腔14中轴线方向呈环形均布设置。

如图1所示，压力调节组件3设置在空腔14内远离空气流道13与空腔14连通的一端，包括内部与空腔14相连通的高压罐体座31以及将高压罐体座31内部分隔的第二波纹膜片32；如图7、图8所示，高压罐体座31呈“凸”字型结构，并固定在第二腔室142内的安装凸台121上，且呈下端开口的中空结构，侧壁上设置有使高压罐体座31内部与第二腔室142相连通的第一通气槽311，该第一通气槽311与第二通气槽122对齐设置，第二波纹膜片32设置在高压罐体座31内，并将高压罐体座31内部分隔为处在上方的第三腔室312及处在下方的第四腔室313，第四腔室313与第二空腔14通过第一通气槽311及第二通气槽122相连通；如图8所示，第二波纹膜片32侧边固定在安装凸台121与高压罐体座31之间，中部连接有通断阀杆33，通断阀杆33上端通过固定螺丝331与第二波纹膜片32中部固定连接，固定螺丝331中部及通断阀杆33中部设置有与第三腔室312相连通的第三通气孔332。

本实施例中，按压组件2属于活动式结构，高压罐体座31属于固定式结构，复位弹簧23则安装在第一波纹膜片22下端面与高压罐体座31侧边上端面之间，当向下按压按钮杆211之后，按钮杆211能够通过复位弹簧23实现自动复位。

本发明属于全自动气动控制装置中的主体结构之一，如图9所示，全自动气动控制装置的工作主要通过通断阀杆33的运动实现，该全自动气动控制装置包括输入口G01、输出口G02、空气管路接口G03及真空管路接口G04，输出口G02用于与真空排污阀连接，从而驱动真空排污阀工作；当输出口G02与空气管路接口G03连通时，全自动气动控制装置未工作，通断阀杆33处于低位状态，真空排污阀关闭；当输出口G02与真空管路接口G04连通时，全自动气动控制装置开始工作，通断阀杆33处于高位状态，真空排污阀打开。

本实施例中，“高位状态”及“低位状态”是指对应零部件处于运动行程范围内的最高位置处以及最低位置处。

如图10所示，手动按钮机构内部的空气流通路线具体如下：

空气流通路线①：沿空气流道13流通，空气由外界进入空气流道13内时还需进行过滤、除湿，确保进入壳体1内部空气的干燥洁净，提高全自动气动控制装置的使用寿命；

空气流通路线②：如图11所示，沿环形槽111及第一腔室141流通，该空气流通路线②始终与空气流通路线①相连通；

空气流通路线③：如图11所示，沿第一通气孔215及第二通气孔224流通，该流通路线流通状态下，如图5所示，顶针112与顶针定位座222相抵，膜片结构221处于变形状态；该流通路线闭合状态下，如图12所示，顶针112与顶针定位座222脱离，膜片结构221处于复位状态，此时顶针定位座222与密封板212下端面相抵，第一通气孔215与第二通气孔224不连通；

空气流通路线④：如图10所示，沿第二腔室142、第一通气槽311、第二通气槽122及第四腔室313流通，上述空间内的气压若发生变化，则会造成第二波纹膜片32出现变形；

空气流通路线⑤：如图10所示，沿第三腔室312及第三通气孔332流通，当第二波纹膜片32出现变形时，第三腔室312的体积及气压会出现变化，此时通过第三通气孔332对第三腔室312内进行补气或排气。

发明涉及的全自动气动控制装置在未按压手动按钮机构的情况下，可以自动控制和运行，即手动按钮机构对全自动气动控制装置的正常工作无影响，其分为如下工作状态，并按如下状态循环工作：

(1)状态一：如图13所示，未按压手动按钮机构(按钮本体21处于高位状态)以及全自动气动控制装置未工作(通断阀杆33处于低位状态)，此时壳体1内部的各个腔室中的气压平衡；

(2)状态二：如图14所示，未按压手动按钮机构(按钮本体21处于高位状态)以及全自动气动控制装置已工作(通断阀杆33处于高位状态)，此时，第三腔室312内的空气沿空气流通路线⑤进行排气，与此同时，由于顶针112与顶针定位座222相抵，空气流通路线③处于连通状态，第四腔室313内的空气依次经空气流通路线④、空气流通路线③、空气流通路线②、空气流通路线①进行补气；

(3)状态三：未按压手动按钮机构(按钮本体21处于高位状态)以及全自动气动控制装置复位状态(通断阀杆33由高位状态向低位状态复位)，此时第三腔室312与第四腔室313中的空气按照状态二中的气路反向进行补气和排气；

当全自动气动控制装置未自动控制的情况下，通过按压手动控制按钮检查与之连接的真空排污阀的工作状态，属于手动巡检模式，它可以最大程度的提高故障巡检和排查速率，其具体的工作原理如下：

总体而言，如图15所示，当按压按钮本体21之后，第一腔室141体积增大，需经空气流道13进行吸气，即通过空气流通路线①及空气流通路线②吸入空气，避免产生背压导致按压很吃力而使按压不到位的情况出现；与此同时，第二腔室142内空气受到压缩而压力增大，增大的压力推动第二波纹膜片32上移，从而使得通断阀杆33上移并处于高位状态，全自动气动控制装置开始工作，与之连接的真空排污阀打开；此时第三腔室312内的空气经第三通气孔332排出，第三通气孔332流出的腔室与空气流道13相连通，从而使得经第三通气孔332排出的空气能够流动至空气流道13内，并排出至大气中。

全自动气动控制装置未自动控制的情况下，按压手动按钮机构后，其细分为如下工作状态，并按如下工作状态循环工作：

(1)状态一：非按压状态，如图13所示，此时壳体1内部的各个腔室中的气压平衡，该阶段或者状态用于全自动气动控制装置的自动控制模式使用；

(2)状态二：继续按压按钮本体21，第一腔室141体积增大，通过空气流通路线①及空气流通路线②吸入空气，如图12所示，此时顶针112与顶针定位座222脱离，膜片结构221处于复位状态，顶针定位座222周围的平面与密封板212下端面贴合，进而使第一腔室141与第二腔室142不连通，第二腔室142内形成密闭环境，避免漏气，为接下来第二腔室142及第四腔室313内低压转变为高压做准备；

(3)状态三：按钮本体21达到低位状态，此时第二腔室142中的空气受到压缩，而将低压转变为高压后，经过空气流通路线④转移至第四空腔14下部，从而使第二波纹膜片32上移，驱动全自动气动控制装置开启工作；第三腔室312内体积减小，空气沿空气流通路线⑤排出；

(4)状态四：按钮本体21受复位弹簧23的作用开始复位，当顶针定位座222与顶针112下端面开始接触时，顶针定位座222周围平面与密封板212下端面之间开始出现间隙，密封关系被破坏，空气流通路线③连通，与此同时，腔室内的气路流向与状态二和状态三中相反。

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。