用於高層樓頂居民二次供水的超聲波水箱的製作方法

2023-04-26 05:45:11 5

專利名稱：用於高層樓頂居民二次供水的超聲波水箱的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於供水設備技術領域，特別涉及一種用於高層樓頂居民二次供水的 超聲波水箱。
背景技術：
目前，國內城市居民所飲用的自來水大多數源於高層樓頂水箱存儲的自來水，樓 頂水箱基本為灰磚結構。自來水在高層水箱等容器的儲存過程中，極易滋生浮遊生物和微 生物。調查表明，高層水箱中有近百種藻類生長繁殖，部分藻類產生毒素，水箱中細菌總數 超標率達100 %，大腸菌群數超標率達97.6%，水的色度合格率極低。為保證二次供水的水質，目前唯一的方法是定時人工清洗。在人工清洗時，往往 先將水箱中的水放掉，造成對水資源的浪費，同時還需停止對居民供水，給居民用水帶來不 便。事實上，由於管理等方面問題，絕大多數水箱未得到及時清洗，甚至常年得不到清洗。城市居民的飲水安全已經成為了社會、政府和民眾廣泛關注的民生問題。在國內 市場上已有不鏽鋼水箱問世，現有的不鏽鋼水箱採用高壓水加清洗劑衝洗的辦法來實現對 水箱的清洗，清洗時間一般設定在用戶用水量最小的深夜，但仍未解決對水的浪費問題，且 在清洗過程中需要定期添加清洗劑，對水質帶來一定的負面影響，同時也不便在管網賴壓 能力較小的老城區使用。本實用新型的目的主要是實現對水箱的自動清洗，同時還達到不影響對居民供 水、節約水資源和對水箱中細菌病毒有一定殺滅作用的目的。
實用新型內容本實用新型的首要目的在於克服上述現有技術的缺點與不足，提供一種結構簡 單、合理，實現對水箱的自動清洗消毒、給用戶自動供水的用於高層樓頂居民二次供水的超 聲波水箱為達上述目的，本實用新型採用如下的技術方案用於高層樓頂居民二次供水的 超聲波水箱，包括箱體，所述箱體為由箱蓋、四周側板、底板構成的密閉箱體；所述超聲波水 箱還包括超聲波系統和控制系統，所述超聲波系統與箱體的底板連接，所述箱體的四周側 板設有進水口、清洗進水槽、供水口和排水口 ；所述進水口通過進水閥門外接進水管道，所 述清洗進水槽通過清洗閥門外接清洗進水管道，所述供水口通過供水閥門外接供水管道， 所述排水口處設有排水閥門；所述箱體四周側板的內壁上設有水滿傳感器和水空傳感器， 所述控制系統分別與水滿傳感器、水空傳感器、進水閥門、供水閥門、排水閥門、超聲波系統 連接。所述超聲波系統包括依次連接的超聲波發生器和超聲波振動系統，所述超聲波發 生器與控制系統連接；所述超聲波振動系統包括若干個超聲波換能器，所述超聲波換能器 貼置在底板上；各超聲波換能器為同一種頻率的超聲波換能器。所述箱體內部設有將箱體內部分割若干個分區水箱的隔板；每個分區水箱均設有所述的進水口、供水口、排水口、水滿傳感器和水空傳感器。所述進水口設置在箱體四周側板的上端；所述水滿傳感器設置在箱體四周側板的 內壁上端；所述供水口和排水口均分別設置在四周側板的下端，所述水空傳感器設置在箱 體四周側板的內壁下端；所述清洗進水槽為四周側板的其中一側板與箱蓋之間所開設的間 隙槽，所述清洗閥門設置在清洗進水槽的外側。所述進水口和水滿傳感器低於四周側板上端的最高點20 40mm，這樣的效果是 不會因為水滿而引起水的溢出導致浪費水資源；所述供水口和水空傳感器高於四周側板下 端的最低點20 40mm。這樣的效果是不會因為水滿而引起水的溢出導致浪費水資源；排 水口與箱體的底部最低點相切，這樣的效果是有利於沉澱雜物之類的順利排出，起到最佳 的清洗效果。所述進水閥門、供水閥門、排水閥門、清洗閥門均為電磁閥門；所述箱蓋為可開合 的蓋體，必要時打開箱蓋，可進入箱體內部檢修，箱蓋封閉箱體以阻擋雨水流入箱體內部， 可根據用戶需要任意調整。所述底板與水平面呈一定角度設置，並在底板下方設置有若干個支撐柱。所述底 板與水平面的夾角視箱體的總體大小進行調整，有利於清洗時灰塵、雜物的排出。所述底板與水平面的夾角為10 15度；所述支撐柱的個數為3個或3個以上，且 均呈磚塊狀，對箱體起到牢固的支撐效果，支撐柱高度與支撐柱之間的間隔由箱體的大小 和容量而定。底板與水平面的夾角的大小及支撐柱的個數視水箱的大小和容量而定。所述控制系統包括時鐘管理晶片、水位檢測模塊和控制電路，控制電路分別與時 鍾管理晶片、水位檢測模塊、進水閥門、供水閥門、排水閥門、清洗閥門、超聲波系統連接，所 述水位檢測模塊分別與水滿傳感器、水空傳感器連接。上述超聲波水箱的控制過程，包括如下步驟(1)供水控制包括(1-1)初始化設置；(1-2)分區水箱中的水滿傳感器採集其水位信號，並將水位信號發送至水位檢測 模塊；(1-3)控制系統中的水位檢測模塊對水位信號進行檢測判斷，若檢測到水位未滿， 則控制電路發送信號，控制打開該分區水箱中的進水閥門，此時該分區水箱中的排水閥門 關閉，通過進水管向該分區水箱送水；若檢測到水位已滿，則控制電路發送信號，控制關閉 該分區水箱的進水閥門；[0021 ] (1-4)控制系統中的控制電路發送信號，控制打開供水閥門，將箱體中的該分區水 箱的水向高層樓頂居民供水使用，完成供水；(1-5)判斷箱體內的下一個分區水箱是否需要供水，若是，則執行步驟(1-2) (1-4)，對下一分區水箱進行供水操作，否則，所述下一分區水箱進入等待狀態；(2)清洗消毒控制包括(2-1)初始化設置；(2-2)分區水箱中的水空傳感器分別採集其水位信號，並將水位信號發送至水位 檢測模塊；水位檢測模塊根據水位信號檢測箱體內的分區水箱的水位是否為最低水位，若 是，則該分區水箱需要清洗，則進行步驟(2-3)，否則該分區水箱不需要清洗，進入等待狀態，進行步驟0-5)；(2-3)控制系統中的控制電路發送信號，控制打開該分區水箱中的排水閥門和清 洗閥門，關閉供水閥門和進水閥門，通過清洗進水槽向該分區水箱輸送清洗水；同時，控制 電路發送信號，控制啟動超聲波系統中的超聲波發生器，通過超聲波發生器驅動超聲波換 能器產生超聲波，對該分區水箱進行清洗消毒；(2-4)控制系統中的時鐘管理晶片檢測清洗消毒時間是否已達到設定時間，若是， 則通知控制電路發送信號，控制關閉排水閥門和清洗閥門，同時，切斷超聲波系統中的超聲 波發生器，停止清洗消毒；否則，繼續進行清洗消毒，直到達到設定時間，才停止清洗消毒；(2-5)返回步驟(2- 0-4)，對下一分區水箱進行清洗消毒，依次循環操作。所述超聲波換能器優選為夾心式壓電陶瓷換能器。在垂直於箱體四個側面的兩個相互垂直的方向上，設置不鏽鋼拉筋以抵抗水對箱 體四周的壓力。控制電路採用八位51系列單片機控制晶片，可加工成電路板，這樣的效果是成本 低，編寫程序方便，控制敏捷，靈敏度高，反應快，具有結構清晰嚴整有序、防水防曬防塵的 實施效果。控制電路中，包括繼電器，繼電器採用六個弓I腳且其控制電壓DC5V，繼電器驅動 電平採用HD74LSM4P晶片，工作電壓DC5V。控制電路控制超聲波發生器的工作與否和工作時間，控制進水閥、供水口閥、排水 閥、清洗閥門的開啟和關閉。超聲波驅動電平採用HD74LS04P晶片，工作電壓DC5V ；各閥門採用工作電壓DC9V、 且帶有過濾裝置的電磁閥門，上拉DC9V，電阻250歐姆。時鐘管理晶片的效果是可以方便的控制消毒滅菌的時間與周期。與現有技術相比，本實用新型具有如下優點和有益效果(1)本實用新型通過超聲波系統產生超聲波和結合進水來進行清洗殺菌消毒，清 洗時無需添加清洗劑，同時，由於超聲波在水層中傳播時產生的空化效應，在清洗時還會殺 滅殘留於水箱體上的細菌病毒；清洗採用純粹的物理手段，不會對水質帶來新的汙染和負 面效應，是一種安全可靠、綠色、環保的技術。(2)本實用新型通過控制系統自動控制進水和供水等，能夠解決現有水箱清洗對 水資源的浪費問題。(3)本實用新型通過控制系統自動控制清洗消毒，清洗時完全不需要人工操作，只 需要定期檢查與維護，清洗時也不需停止對居民的用水供應，是一種智能型供水水箱。(4)本實用新型的箱體為密閉箱體，能夠避免雨水流入對飲用水的汙染。(5)本實用新型的系統結構簡單、易於推廣，且能實現對水箱的自動清洗，同時還 達到不影響對居民供水、節約水資源和對水箱中細菌病毒有一定殺滅作用的目的。(6)本實用新型的箱體可分成若干個分區水箱，各分區水箱可交替供水和清洗，可 以不中斷對用戶的供水，具有供水便利、效率高等優點。
圖1是本實用新型超聲波水箱的總體結構示意圖。圖2是圖1所示超聲波水箱的前視圖。[0044]圖3是圖1所示超聲波水箱的側視圖。圖4是圖1所示控制系統的結構示意圖。圖5是圖1所示水箱的供水控制的流程示意圖。圖6是圖1所示水箱的清洗消毒控制的流程示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施 方式不限於此。實施例如圖1所示，本用於高層樓頂居民二次供水的超聲波水箱包括箱體、超聲波系統 和控制系統，所述箱體為由箱蓋10、四周側板、底板14構成的密閉箱體；所述超聲波系統與 箱體的底板14連接，所述箱體的四周側板設有進水口 1、清洗進水槽9、供水口 4和排水口 5 ；所述進水口 1通過進水閥門外接進水管道，所述清洗進水槽9通過清洗閥門外接清洗進 水管道，所述供水口 4通過供水閥門外接供水管道，所述排水口 5處設有排水閥門；所述箱 體四周側板的內壁上設有水滿傳感器2和水空傳感器3，所述控制系統分別與水滿傳感器 2、水空傳感器3、進水閥門、供水閥門、排水閥門、超聲波系統連接。所述超聲波系統包括依次連接的超聲波發生器和超聲波振動系統，所述超聲波發 生器分別與控制系統連接；所述超聲波振動系統包括若干個超聲波換能器，所述超聲波換 能器貼置在底板14上；各超聲波換能器為同一種或不同頻率的超聲波換能器。所述箱體內部設有將箱體內部分割兩個分區水箱的隔板11，分別為分區水箱12 和分區水箱13 ；每個分區水箱均設有所述的進水口 1、供水口 4、排水口 5、水滿傳感器2和 水空傳感器3。所述進水口 1設置在箱體四周側板的上端；所述水滿傳感器2設置在箱體四周側 板的內壁上端；所述供水口 4和排水口 5均分別設置在四周側板的下端，所述水空傳感器3 設置在箱體四周側板的內壁下端；所述清洗進水槽9為四周側板的其中一側板與箱蓋10之 間所開設的間隙槽，所述清洗閥門設置在清洗進水槽9的外側。如圖3所示，所述進水口 1和水滿傳感器2低於四周側板上端的最高點20mm，這樣 的效果是不會因為水滿而引起水的溢出導致浪費水資源；所述供水口 4和水空傳感器3高 於四周側板下端的最低點20mm。排水口 5與箱體的底部最低點相切，這樣的效果是有利於 沉澱雜物之類的順利排出，起到最佳的清洗效果。所述進水閥門、供水閥門、排水閥門、清洗閥門均為電磁閥門；所述箱蓋10為可開 合的蓋體，必要時打開箱蓋10，可進入箱體內部檢修，箱蓋10封閉箱體以阻擋雨水流入箱 體內部，可根據用戶需要任意調整。如圖2所示，所述底板14與水平面呈一定角度設置，並在底板14下方設置有若干 個支撐柱。所述底板14與水平面的夾角視箱體的總體大小進行調整，有利於清洗時灰塵、 雜物的排出。所述底板14與水平面的夾角為10度；所述支撐柱的個數為3個，分別為支撐柱6、 支撐柱7、支撐柱8，且均呈磚塊狀，對箱體起到牢固的支撐效果，支撐柱高度與支撐柱之間 的間隔由箱體的大小和容量而定。[0058]如圖4所示，所述控制系統包括時鐘管理晶片、水位檢測模塊和控制電路，控制電 路分別與時鐘管理晶片、水位檢測模塊、進水閥門、供水閥門、排水閥門、清洗閥門、超聲波 系統連接，所述水位檢測模塊分別與水滿傳感器2、水空傳感器3連接。上述超聲波水箱的控制過程，包括如下步驟(1)如圖5所示，供水控制包括(1-1)初始化設置；(1-2)分區水箱中的水滿傳感器2採集其水位信號，並將水位信號發送至水位檢 測模塊；(1-3)控制系統中的水位檢測模塊對水位信號進行檢測判斷，若檢測到水位未滿， 則控制電路發送信號，控制打開該分區水箱中的進水閥門，此時該分區水箱中的排水閥門 關閉，通過進水管向該分區水箱送水；若檢測到水位已滿，則控制電路發送信號，控制關閉 該分區水箱的進水閥門；(1-4)控制系統中的控制電路發送信號，控制打開供水閥門，將箱體中的該分區水 箱的水向高層樓頂居民供水使用，完成供水；(1-5)判斷箱體內的下一個分區水箱是否需要供水，若是，則執行步驟(1-2) (1-4)，對下一分區水箱進行供水操作，否則，所述下一分區水箱進入等待狀態；(2)如圖6所示，清洗消毒控制包括(2-1)初始化設置；(2-2)分區水箱中的水空傳感器3分別採集其水位信號，並將水位信號發送至水 位檢測模塊；水位檢測模塊根據水位信號檢測箱體內的分區水箱的水位是否為最低水位， 若是，則該分區水箱需要清洗，則進行步驟0-3)，否則該分區水箱不需要清洗，進入等待狀 態，進行步驟0-5)；(2-3)控制系統中的控制電路發送信號，控制打開該分區水箱中的排水閥門和清 洗閥門，關閉供水閥門和進水閥門，通過清洗進水槽9向該分區水箱輸送清洗水；同時，控 制電路發送信號，控制啟動超聲波系統中的聲波發生器，通過超聲波發生器驅動超聲波換 能器產生超聲波，對該分區水箱進行清洗消毒；(2-4)控制系統中的時鐘管理晶片檢測清洗消毒時間是否已達到設定時間，若是， 則通知控制電路發送信號，控制關閉排水閥門和清洗閥門，同時，切斷超聲波系統中的超聲 波發生器，停止清洗消毒；否則，繼續進行清洗消毒，直到達到設定時間，才停止清洗消毒；(2-5)返回步驟(2- 0-4)，對下一分區水箱進行清洗消毒，依次循環操作。本超聲波水箱中，各分區水箱可循環供水操作控制系統初始化後，分區水箱13 開始供水，水滿傳感器2感應，待分區水箱13供水完畢，水空傳感器3感應，轉為分區水箱 12供水，同時，分區水箱13的清洗閥門與排水閥門同時打開，接通超聲波發生器，使超聲波 換能器產生高頻振動，對分區水箱13進行清洗，清洗時間的長短根據分區水箱13面積大小 設定，切斷超聲波發生器，完成對分區水箱13清洗，同時關閉分區水箱13排水口 5閥門、分 區水箱13周圍清洗閥門。打開分區水箱13進水閥門向分區水箱13進水，達到預定深度後 關閉分區水箱13進水閥門，此時仍由分區水箱12向用戶供水。待分區水箱12水位降至最 低時對分區水箱12進行清洗，轉為分區水箱13供水，如此循環。根據用戶需要，清洗可以 設置為幾個供水循環清洗一次。[0073]所述超聲波換能器為夾心式壓電陶瓷換能器。在垂直於箱體四個側面的兩個相互垂直的方向上，設置不鏽鋼拉筋以抵抗水對箱 體四周的壓力。控制電路採用八位51系列單片機控制晶片，可加工成電路板，這樣的效果是成本 低，編寫程序方便，控制敏捷，靈敏度高，反應快，具有結構清晰嚴整有序、防水防曬防塵的 實施效果。控制電路中，包括繼電器，繼電器採用六個弓I腳且其控制電壓DC5V，繼電器驅動 電平採用HD74LSM4P晶片，工作電壓DC5V。控制電路控制超聲波發生器的工作與否和工作時間，控制進水閥、供水口 4閥、排 水閥、清洗閥門的開啟和關閉。超聲波驅動電平採用HD74LS04P晶片，工作電壓DC5V ；各閥門採用工作電壓DC9V、 且帶有過濾裝置的電磁閥門，上拉DC9V，電阻250歐姆。時鐘管理晶片的效果是可以方便的控制消毒滅菌的時間與周期。實施例2本實施例除下述特徵外其他結構同實施例1 所述進水口 1和水滿傳感器2低於 四周側板上端的最高點40mm，這樣的效果是不會因為水滿而引起水的溢出導致浪費水資 源；所述供水口 4和水空傳感器3高於四周側板下端的最低點40mm。排水口 5與箱體的底 部最低點相切，這樣的效果是有利於沉澱雜物之類的順利排出，起到最佳的清洗效果。所述底板14與水平面的夾角為15度；所述支撐柱的個數為5個。實施例3本實施例除下述特徵外其他結構同實施例1 所述進水口 1和水滿傳感器2低於 四周側板上端的最高點30mm，這樣的效果是不會因為水滿而引起水的溢出導致浪費水資 源；所述供水口 4和水空傳感器3高於四周側板下端的最低點30mm。排水口 5與箱體的底 部最低點相切，這樣的效果是有利於沉澱雜物之類的順利排出，起到最佳的清洗效果。所述底板與水平面的夾角為13度；所述支撐柱的個數為4個。上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式並不受上述 實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替 代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.用於高層樓頂居民二次供水的超聲波水箱，包括箱體，所述箱體為由箱蓋、四周側 板、底板構成的密閉箱體；其特徵在於所述超聲波水箱還包括超聲波系統和控制系統，所 述超聲波系統與箱體的底板連接，所述箱體的四周側板設有進水口、清洗進水槽、供水口和 排水口 ；所述進水口通過進水閥門外接進水管道，所述清洗進水槽通過清洗閥門外接清洗 進水管道，所述供水口通過供水閥門外接供水管道，所述排水口處設有排水閥門；所述箱體 四周側板的內壁上設有水滿傳感器和水空傳感器，所述控制系統分別與水滿傳感器、水空 傳感器、進水閥門、供水閥門、排水閥門、超聲波系統連接。
2.根據權利要求1所述的用於高層樓頂居民二次供水的超聲波水箱，其特徵在於所 述超聲波系統包括依次連接的超聲波發生器和超聲波振動系統，所述超聲波發生器與控制 系統連接；所述超聲波振動系統包括若干個超聲波換能器，所述超聲波換能器貼置在底板 上；各超聲波換能器為同一種頻率的超聲波換能器。
3.根據權利要求2所述的用於高層樓頂居民二次供水的超聲波水箱，其特徵在於所 述箱體內部設有將箱體內部分割若干個分區水箱的隔板；每個分區水箱均設有所述的進水 口、供水口、排水口、水滿傳感器和水空傳感器。
4.根據權利要求3所述的用於高層樓頂居民二次供水的超聲波水箱，其特徵在於所 述進水口設置在箱體四周側板的上端；所述水滿傳感器設置在箱體四周側板的內壁上端； 所述供水口和排水口均分別設置在四周側板的下端，所述水空傳感器設置在箱體四周側板 的內壁下端；所述清洗進水槽為四周側板的其中一側板與箱蓋之間所開設的間隙槽，所述 清洗閥門設置在清洗進水槽的外側。
5.根據權利要求4所述的用於高層樓頂居民二次供水的超聲波水箱，其特徵在於所 述進水口和水滿傳感器低於四周側板上端的最高點20 40mm ；所述供水口和水空傳感器 高於四周側板下端的最低點20 40mm ；排水口與箱體的底部最低點相切。
6.根據權利要求1所述的用於高層樓頂居民二次供水的超聲波水箱，其特徵在於所 述進水閥門、供水閥門、排水閥門、清洗閥門均為電磁閥門；所述箱蓋為可開合的蓋體。
7.根據權利要求1所述的用於高層樓頂居民二次供水的超聲波水箱，其特徵在於所 述底板與水平面呈一定角度設置，並在底板下方設置有若干個支撐柱。
8.根據權利要求7所述的用於高層樓頂居民二次供水的超聲波水箱，其特徵在於所 述底板與水平面的夾角為10 15度；所述支撐柱的個數為3個或3個以上，且均呈磚塊 狀。
9.根據權利要求1 8任一項所述的用於高層樓頂居民二次供水的超聲波水箱，其特 徵在於所述控制系統包括時鐘管理晶片、水位檢測模塊和控制電路，控制電路分別與時鐘 管理晶片、水位檢測模塊、進水閥門、供水閥門、排水閥門、清洗閥門、超聲波系統連接，所述 水位檢測模塊分別與水滿傳感器、水空傳感器連接。
專利摘要本實用新型提供了一種用於高層樓頂居民二次供水的超聲波水箱，包括箱體、超聲波系統和控制系統，所述箱體為由箱蓋、四周側板、底板構成的密閉箱體；所述超聲波系統與箱體的底板連接，所述箱體的四周側板設有進水口、清洗進水槽、供水口和排水口；所述進水口通過進水閥門外接進水管道，所述清洗進水槽通過清洗閥門外接清洗進水管道，供水口通過供水閥門外接供水管道，排水口處設有排水閥門；箱體四周側板的內壁上設有水滿傳感器和水空傳感器，控制系統分別與水滿傳感器、水空傳感器、進水閥門、供水閥門、排水閥門、超聲波系統連接。本實用新型可實現對水箱的自動清洗消毒、自動供水，具有節能、安全可靠、綠色環保等優點。
文檔編號B08B3/12GK201835324SQ20102058584
公開日2011年5月18日 申請日期2010年10月28日 優先權日2010年10月28日
發明者盧義剛, 孫小廣 申請人:華南理工大學