Вакуумная туалетная система
Изобретение относится к санитарно-гигиеническому оборудованию на транспорте, в частности к вакуумной туалетной системе. Система содержит один туалет (1), помещенный в обогреваемой комнате (3) и соединенный через разгрузочный клапан (4) со сточной трубой (5), контейнер-сборник (6), соединенный со сточной трубой (5), и устройство (8) создания вакуума в контейнере-сборнике (6) и сточной трубе (5). Контейнер-сборник выполнен в форме удлиненного вертикально установленного контейнера (6) для сбора жидкости стоков. Сточная труба присоединена к контейнеру-сборнику (6) вблизи центра его цилиндрической основной части. Контейнер-сборник расположен в тесной связи с комнатой так, что он обогревается по его высоте посредством нагревания комнаты. Контейнер-сборник имеет возможность принятия по меньшей мере 5 туалетных смывов. Технический результат – решение проблемы замерзания содержимого контейнера-сборника между его опорожнениями без использования отдельной системы обогрева. 11 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к вакуумной туалетной системе согласно ограничительной части п.1 формулы.
Общим для всех вакуумных туалетных систем является то, что стоки, которые сбрасывали из туалета в сточную трубу, соединенную с туалетом, должны храниться в контейнере более или менее длительный период времени перед тем, как произойдет их дальнейшее перемещение. В этом сущность вакуумного туалета, состоящая в том, что стоки туалета собирают в системе, в которой давление значительно ниже, обычно приблизительно на пол-атмосферы ниже давления окружающей среды. В последующем это более низкое давление называется "вакуумом", а давление окружающей среды "атмосферным давлением".
Очевидно, что должны приниматься особые меры для удаления отходов из вакуумного пространства системы в окружающую среду, в которой преобладает атмосферное давление. Самым обычным мероприятием является нарушение вакуума, то есть временное пропускание воздуха в вакуумную систему, и таким образом удаление сточных вод известными средствами перед восстановлением вакуума. Чтобы произошло такое изменение давления, должно быть обеспечено пространство, где происходит такое изменение давления. Это пространство здесь называется "контейнером-сборником", и по меньшей мере одно такое пространство присутствует во всех вакуумных туалетных системах.
В вакуумных туалетных системах в поездах обычно используют относительно большие контейнеры-сборники, которые опорожняют во время остановок железнодорожных вагонов для обслуживания. Эти контейнеры размещают в подходящих местах вагонной тележки железнодорожного вагона, что вызывает риск замерзания в холодную погоду. Чтобы исключить риск замерзания, контейнеры-сборники снабжены системой подогрева, что значительно повышает их стоимость.
Целью настоящего изобретения является создание простой, надежной вакуумной поездной туалетной системы приемлемой стоимости. Эта система особенно предназначена для стран, где допускается опорожнение стоков туалета на железнодорожный путь, хотя иногда с ограничениями. Задача изобретения достигается с помощью системы по п.1 формулы.
В этом изобретении объединено несколько взаимосвязанных конструкционных принципов.
Первый принцип состоит в том, что контейнер-сборник может опорожняться непосредственно на путь, когда поезд или другое транспортное средство движется вне населенных пунктов, в результате чего контейнер-сборник может быть выполнен относительно небольшим.
Второй принцип состоит в том, что контейнер-сборник должен быть расположен настолько близко к туалетной комнате, чтобы температура в этой комнате предотвращала замерзание содержимого контейнера-сборника. Это возможно частично потому, что контейнер-сборник относительно мал, и частично потому, что он имеет удлиненную форму и установлен вертикально так, что его легко приспособить, например, в углу туалетной комнаты.
Удлиненная форма контейнера-сборника особенно выгодна потому, что в ней много свободного пространства над жидкостью, собранной в контейнере. Таким образом, будет относительно легко отвести стоки в контейнер без брызг на канал, через который средство создания вакуума высасывает воздух из контейнера. Тем не менее, особое внимание должно быть обращено на конструкцию соединения сточной трубы с контейнером-сборником. Удлиненная форма контейнера также способствует более легкому отделению воздуха от жидкости в контейнере и поддержанию достаточного высокого объема воздуха в контейнере, даже когда контейнер содержит максимальное количество жидкости. Эти преимущества могут быть достигнуты при соединении сточной трубы с контейнером-сборником вблизи его центрального участка.
Контейнер-сборник предпочтительно выполнен такого размера, чтобы в нормальном режиме работы он мог принять 5 туалетных смывов, предпочтительно по меньшей мере 10 туалетных смывов. Для поездных туалетных систем обычно достаточно, чтобы их можно было опустошать между станциями. Несколько туалетов, соединенных с контейнером-сборником, приспособлены к выбранному объему контейнера-сборника, основанному на предполагаемой частоте использования туалетов с одной стороны и на предполагаемой частоте опорожнения контейнера-сборника с другой стороны. Смывной объем туалетной системы также влияет на объем контейнера-сборника. Вакуумные туалеты используют в зависимости от их типа, воду для смыва в количестве от около 1,5 литров до около 0,2 литра на один смыв. В принципе, вакуумный туалет может быть опорожнен без подачи воды, но обычно это через некоторое время вызывает гигиенические проблемы.
Было показано, что на практике более предпочтительно выполнять контейнер-сборник по существу цилиндрическим с внутренним диаметром от 160 до 350 мм, предпочтительно от 175 до 300 мм. Контейнер-сборник, выполненный такого размера, может быть легко установлен в углу туалетной комнаты. Его высота тогда обычно составляет менее 2 м, что еще больше облегчает установку. Контейнер цилиндрической формы не сложен для производства и может быть выполнен устойчивым к нагрузке, вызываемой разницей давлений в пол-атмосферы.
Недостаточно высокий контейнер-сборник, например, расположенный вертикально, часто затрудняет отделение движущегося воздуха от жидкости и твердых компонентов стока во время втекания стока в контейнер. Поэтому рекомендуется, чтобы контейнер-сборник содержал по существу цилиндрический основной участок длиной по меньшей мере 1,0 м, предпочтительно по меньшей мере 1,4 м. Общий внутренний объем контейнера-сборника должен предпочтительно превышать общее количество стоков, которые могут быть приняты контейнером, по меньшей мере на 15 литров, предпочтительно по меньшей мере на 40 литров.
Поскольку контейнер-сборник предпочтительно устанавливают на уровне туалетной комнаты, а сточная труба соединена с центральным участком контейнера, то в принципе есть две возможности прокладывания сточной трубы от туалета до контейнера-сборника. По техническим соображениям было показано, что в общем более предпочтительно, чтобы сточная труба между туалетом и контейнером-сборником сначала продолжалась вверх и предпочтительно через потолок туалетной комнаты, затем проходила к контейнеру-сборнику, а ближе к нему опускалась вниз к месту, в котором труба соединяется с контейнером.
Вакуум (пониженное давление), необходимый для достижения эффективной транспортировки стоков от туалета к контейнеру-сборнику, может создаваться периодически, то есть отдельно для каждого момента времени, когда унитаз должен быть очищен. Можно также использовать так называемую систему с постоянным вакуумом, где вакуум непрерывно поддерживается между верхним и нижним уровнем, по меньшей мере, когда поезд движется. Система с постоянным вакуумом требует, чтобы датчик давления "чувствовал" давление в вакуумной системе и управлял генератором вакуума так, чтобы всегда существовал желаемый уровень вакуума. Из-за утечек в клапанах и соединениях труб энергопотребление такой системы относительно высоко.
Туалетная система согласно изобретению на практике рассчитана на один железнодорожный вагон так, чтобы такая система содержала максимум столько туалетов, сколько может быть в одном вагоне. Общий вакуумируемый объем системы, таким образом, остается таким маленьким, что современные, приводимые эжектором вакуумные генераторы за очень короткое время, всего за несколько секунд, могут создать необходимый вакуум. Генерирование вакуума затем предпочтительно происходит периодически, как указано выше, причем сигнал к началу генерирования вакуума может поступать от использованного туалета. Если требуется более длительное время для генерации вакуума, ее включение может осуществляться, когда кто-то входит в туалетную комнату, поднимает крышку унитаза или делает что-то подобное. Если вакуум генерируется быстро, генератор вакуума может запускаться пользователем посредством нажатия ручки смыва туалета. Посредством прекращения генерации вакуума перед тем, как сток из туалета достигнет контейнера-сборника, может быть исключен риск того, что брызги жидкости в контейнере-сборнике засосет в генератор вакуума. Этот способ не всегда можно использовать, поскольку он требует точного управления генератором вакуума и относительно большого объема воздуха в контейнере-сборнике.
Для достижения эффективного и быстрого опорожнения контейнера-сборника предпочтительно, чтобы сточная труба вблизи контейнера-сборника имела предпочтительно дистанционно управляемый, закрывающий клапан и чтобы контейнер-сборник имел предпочтительно дистанционно управляемый, разгрузочный или нижний (донный) клапан, а также устройство подачи среды под давлением к контейнеру, предпочтительно сжатого воздуха, соединенное с верхней частью контейнера. Когда сжатый воздух подают к контейнеру, соединение с генератором вакуума должно быть закрыто.
Проблемы сильных брызг в контейнере-сборнике могут быть в большинстве случаев исключены тем, что контейнер-сборник в месте присоединения сточной трубы имеет устройство, действующее в качестве направляющей поверхности для управления или проведения сточного потока вниз в контейнер. Такая направляющая поверхность предпочтительно содержит верхнее средство герметизации с немного наклоненной вниз частью предпочтительно в направлении от стенки контейнера к центру контейнера и присоединенную к ней и к двум противоположным частям стенки контейнера-сборника, по существу в продольном направлении контейнера, часть, направленную вниз. Расстояние направленной вниз части от стенки контейнера-сборника или концевой части или отверстия сточной трубы, соединенной с контейнером-сборником, должно составлять от около 110 до 70 мм, предпочтительно от около 100 до 75 мм. Кроме того, предпочтительно, чтобы направляющая поверхность для проведения сточного потока в контейнер продолжалась вниз до уровня, который находится на расстоянии от центра концевого участка или отверстия сточной трубы по меньшей мере на 100 мм, предпочтительно по меньшей мере на 120 мм.
Опорожнением контейнера-сборника можно управлять различными способами. Функцией опорожнения можно управлять с учетом скорости поезда так, чтобы опорожнение не могло происходить, когда поезд стоит на станции или когда скорость так высока, например более 70 км/ч, что опорожнение вызывает слишком большое растекание стоков по вагонной тележке и возможно на ступеньках и сцепках. Также предпочтительно использовать автоматическое опорожнение каждый раз, когда поезд замедляет ход перед въездом в станционную зону. Туалеты затем можно использовать во время остановки поезда на станции.
Управление опорожнением с учетом только скорости не всегда обеспечивает желаемое функционирование. Опорожнение в зависимости от скорости поэтому может быть дополнено или заменено другой функцией управления, например дистанционным управлением от блоков, подающих сигнал на различных участках железной дороги, или от запрограммированного на определенный участок дороги устройства, регистрирующего движение поезда. Интервалы между опорожнениями имеют большое значение для определения оптимальных размеров контейнера-сборника. Поэтому важно, чтобы система автоматического опорожнения была приспособлена к количеству пассажиров и расстоянию перевозки.
Изобретение далее будет описано более подробно, на примере, со ссылкой на сопроводительные схематичные чертежи, на которых:
Фиг.1 - вид предпочтительного варианта осуществления вакуумной туалетной системы, и
Фиг.2 - вид участка II на Фиг.1 в увеличенном масштабе.
На Фиг.1 ссылочным номером 1 обозначен вакуумный туалет известной конструкции, прикрепленный к стенке 2 туалетной комнаты 3. Каждый туалет 1 имеет обычно закрытый разгрузочный клапан 4, который открывается только, когда туалет смывают, то есть опорожняют от стоков, присутствующих в нем. Клапан 4 открывается в направлении сточной трубы 5, которая должна находиться под вакуумом около половины атмосферного давления, когда туалет опорожняют. Разница давлений между туалетной комнатой и сточной трубой, таким образом, составляет около 0,5 бар в этой ситуации. Когда разгрузочный клапан 4 открыт, воздух в туалетной комнате 3 выдавливает стоки, присутствующие в унитазе, в сточную трубу 5 и перемещает стоки, в виде пробки, с большой скоростью в контейнер-сборник 6, соединенный с концевой частью сточной трубы. Внутренний диаметр сточной трубы составляет около 50 мм. Сначала сточная труба 5 проходит вверх от туалета 1 приблизительно до уровня потолка туалетной комнаты 3, а затем вниз к месту соединения с контейнером-сборником 6.
Эжектор 8, приводимый в действие сжатым воздухом, соединен с верхней частью контейнера-сборника 6, и активизируется, когда нажимают кнопку смыва 9, приспособленную таким образом, для подачи сигнала туалету 1 к опорожнению. Эжектор 8 затем быстро высасывает воздух из сточной трубы 5 и контейнера-сборника 6 до тех пор, пока абсолютное давление в этом пространстве не понизится до около 0,5 бар. В показанной системе клапаны 4 управляются полностью пневматически посредством вакуумной системы и атмосферного давления. Это управление осуществляется через воздушный трубопровод 21, который от кнопки смыва 9 проходит к пневматическому блоку 22 управления, управляющему открытием и закрытием клапана 4, в зависимости от уровня вакуума в сточной трубе 5. Управление пневматическим клапаном этого типа известно и давно используется с вакуумными туалетами.
Контейнер-сборник предпочтительно расположен в углу туалетной комнаты 3 и может затем быть закрыт, например, стенкой и т.п. Фиг.1 дает только общую идею размещения вакуумной туалетной системы. Если два туалета соединены с одним контейнером-сборником, как на Фиг.1, то контейнер-сборник может быть расположен, например, между туалетными комнатами. Главное, что контейнер-сборник согревается обогревом туалетных комнат так, что риск замерзания исключается. Туалетные комнаты 3 можно обогревать посредством общей нагревательной системы (не показана) поезда.
Работой контейнера-сборника 6 и туалетов 1 управляют посредством управляющего центра 7. Управляющий центр 7 получает по проводу 23 электрический сигнал, когда нажимают кнопку смыва 9. Управляющий центр 7 приводит в действие устройство 20 для подачи, если необходимо, под давлением смывной воды к туалетам и обеспечивает подачу движущей среды, то есть сжатого воздуха, к эжектору 8, и управляет работой клапанов 10, 11 и 12 системы с дистанционным управлением.
Контейнер-сборник 6 отделен от сточной трубы 5 клапаном 10, а от эжектора 8 клапаном 11. Эти клапаны закрыты, когда контейнер-сборник находится под давлением. В варианте осуществления изобретения по Фиг.1 клапанами 10, 11 и 12 управляют посредством сжатого воздуха. Возможен другой тип управления, например электрическое. Посредством подачи сжатого воздуха через трубопровод 13 к контейнеру-сборнику 6, когда клапаны 10 и 11 закрыты, в контейнере-сборнике создается повышенное давление, от около 0,5 до 0,7 бар. После этого разгрузочный или нижний клапан 12 контейнера-сборника 6 открывается, в результате чего происходит быстрое и эффективное опорожнение контейнера-сборника 6 через опорожнительный трубопровод 14, который открывается под уровнем пола 24 железнодорожного вагона.
Контейнер-сборник 6 может быть выполнен для приема около 10 смывов туалетов, перед опорожнением. Его цилиндрическая основная часть имеет внутренний диаметр 20 см и высоту около 1,5 м. Расстояние между центром сточной трубы 5 в месте ее соединения с контейнером-сборником 6 и нижним участком цилиндрической части контейнера-сборника составляет 70 см. Управляющее потоком или брызгозащитное устройство 15 расположено у места соединения сточной трубы 5 с контейнером-сборником 6. Уровень жидкости в контейнере-сборнике всегда должен быть значительно ниже устройства 15. Таким образом, в контейнере-сборнике 6 всегда имеется достаточно большой воздушный объем, около 30 литров.
Чтобы предотвратить опорожнение контейнера-сборника 6 в неподходящих случаях, имеется устройство в виде активатора 16 сигнала, программируемого в зависимости от использования поезда и активирующего управляющий центр 7 любым из раскрытых выше способов.
На Фиг.2 показано брызгозащитное или управляющее потоком устройство 15 в месте соединения сточной трубы 5 с контейнером-сборником 6. Управляющее потоком устройство 15 содержит верхнюю герметизирующую часть 17 в форме сегмента круга, которая наклонена вниз/внутрь от стенки контейнера-сборника в месте соединения со сточной трубой 5. По существу плоская защитная часть 18 продолжается вниз от внутреннего края указанной верхней герметизирующей части 17. Защитная часть соединена с противоположными стенками контейнера-сборника 6 и продолжается вниз до уровня 19, который находится на расстоянии h от центра отверстия сточной трубы 5 или места соединения сточной трубы 5 с контейнером-сборником 6. Расстояние b от защитной части 18 до отверстия сточной трубы 5 может составлять немного менее 10 см, а расстояние h около 13 см. Показанный вариант осуществления устройства 15 обеспечивает соединение сточной трубы 5 со стенкой контейнера-сборника 6 по существу под прямым углом.
Вакуумная туалетная система согласно изобретению может быть дополнена посредством присоединения также других санитарных узлов, таких как, например, писсуары и раковины-умывальники, к вакуумному стоку, то есть к сточной трубе. Такие узлы соединены известным образом со сточной трубой посредством водяного клапана типа задвижки, который автоматически позволяет накопленной жидкости проходить в вакуумный сток. От водяных клапанов-задвижек так же, как и от туалетов, функциональные сигналы могут быть переданы к управляющему центру, который, таким образом, может подсчитывать, какое количество жидкости было перенесено к контейнеру-сборнику, и позволяет блокировать работу системы непосредственно через управляющий центр, если есть риск переполнения контейнера-сборника.
В железнодорожных вагонах или других транспортных средствах также обычно несколько туалетов соединено с одним контейнером-сборником.
Изобретение не ограничивается показанными вариантами его осуществления и в объеме формулы изобретения возможны любые его модификации.
1. Вакуумная туалетная система для железнодорожных вагонов и других транспортных средств, содержащая по меньшей мере один туалет (1), помещенный в обогреваемой комнате (3) и соединенный через разгрузочный клапан (4) со сточной трубой (5), контейнер-сборник (6), соединенный со сточной трубой (5), и устройство (8) создания вакуума в контейнере-сборнике (6) и сточной трубе (5), отличающаяся тем, что контейнер-сборник содержит удлиненный, по существу, вертикально установленный контейнер (6) для сбора жидкости стоков, имеющий верхнюю, нижнюю и основную цилиндрическую части, при этом сточная труба (5) присоединена к контейнеру-сборнику (6) вблизи центра его цилиндрической основной части, так что обеспечивается свободное пространство достаточно высокого объема для воздуха над жидкостью стоков, собранной в контейнере-сборнике (6), контейнер-сборник (6) расположен в тесной связи с комнатой (3) так, что он обогревается по его высоте посредством нагревания комнаты, и размер контейнера-сборника выбран таким образом, что он имеет возможность принятия по меньшей мере 5 туалетных смывов.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что размер контейнера-сборника (6) выбран так, что он имеет возможность принятия, предпочтительно, по меньшей мере 10 туалетных смывов, при этом контейнер-сборник (6) содержит средство (12) для опорожнения контейнера-сборника (6).
3. Система по любому из п.1 или 2, отличающаяся тем, что контейнер-сборник (6) является, по существу, цилиндрическим с внутренним диаметром 160 - 350 мм, предпочтительно 175 - 300 мм.
4. Система по п.3, отличающаяся тем, что основная цилиндрическая часть контейнера-сборника (б) имеет длину по меньшей мере 1,0 м, предпочтительно, по меньшей мере 1,4 м.
5. Система по п.1, отличающаяся тем, что сточная труба (5) между туалетом (1) и контейнером-сборником (6) вблизи туалета продолжается вверх, а ближе к контейнеру-сборнику (6) опускается вниз к месту соединения сточной трубы (5) и контейнера-сборника (6).
6. Система по п.1, отличающаяся тем, что размер контейнера-сборника (6) выбран так, что его общий внутренний объем превышает по меньшей мере на 15 л, предпочтительно по меньшей мере на 40 л, общее количество стоков, которые должны быть приняты контейнером-сборником (6).
7. Система по п.1, отличающаяся тем, что устройство (8) для создания вакуума в контейнере-сборнике (6) и сточной трубе (5) соединено с контейнером-сборником (6), причем это устройство (8) содержит управляющий центр (7) для активизации создания вакуума.
8. Система по п.7, отличающаяся тем, что управляющий центр (7) соединен с кнопкой (9) смыва туалета (1).
9. Система по п.7, отличающаяся тем, что контейнер-сборник (6) и управляющий центр (7) содержат устройство (16) для предотвращения опорожнения контейнера-сборника (6) в зависимости от внешних факторов, например, скорости транспортного средства, в котором расположена вакуумная туалетная система.
10. Система по п.1, отличающаяся тем, что контейнер-сборник (6) содержит средство (10, 11) блокировки трубопроводов, соединенных с контейнером-сборником (6), устройство (13), соединенное с верхней частью контейнера-сборника (6) для подачи среды под давлением к контейнеру-сборнику (6), и средство (12) для опорожнения контейнера-сборника (6).
11. Система по п.1, отличающаяся тем, что контейнер-сборник (6) в месте соединения сточной трубы (5) с контейнером-сборником (6), у отверстия сточной трубы, содержит устройство (15) для отведения стока вниз, причем это устройство содержит первую часть (17), продолжающуюся от стенки контейнера, и вторую часть (18), продолжающуюся вниз от указанной первой части, по существу в продольном направлении контейнера-сборника, при этом вторая часть (18) находится на расстоянии (Ь) от стенки контейнера-сборника (6).
12. Система по п.11, отличающаяся тем, что устройство (15) для отведения стока вниз в контейнер-сборник (6) продолжается вниз до уровня (19), который находится на расстоянии (h) от центра отверстия сточной трубы (5).
