МОБИЛЬНЫЙ ТУАЛЕТНЫЙ МОДУЛЬ

Уровень техники и прототип.
Полезная модель относится к санитарно-гигиеническому оборудованию, и в частности к мобильным санитарно-техническим (туалетным) модулям.
Из патента США №5732417, известна вакуумная туалетная система, включающая несколько туалетных кабин с установленными в них унитазами, водяной бак, бак-накопитель, соединенный трубопроводом со средствами обмыва каждого из унитазов, вакуумную установку, соединенную трубопроводом с баком-накопителем, и автоматизированный блок управления. На трубопроводах установлены клапаны, связанные с автоматизированным блоком управления. Недостатком вакуумной туалетной системы является то, что, вакуум в баке-накопителе в процессе эксплуатации должен поддерживаться непрерывно.
Из патента РФ №2250168,, известна вакуумная туалетная система, включающая несколько туалетных кабин с установленными в них унитазами, устройство для подачи под давлением смывной воды, бак-накопитель, соединенный трубопроводом с каждым из унитазов, эжектор, соединенный трубопроводом с баком-накопителем, и автоматизированный блок управления. На трубопроводах установлены клапаны, связанные с автоматизированным блоком управления. Для предотвращения замерзания бака-накопителя в зимний период авторы поместили его внутрь вагона поезда, где смонтирована вся установка. Пришлось уменьшить размеры бака-накопителя, что ограничило количество смывов несколькими десятками и не позволило длительное время использовать систему, не опорожняя бак-накопитель. Таким образом, недостатком системы является малый объем бака-накопителя и использование ресурсов вагона для размещения и отопления бака-накопителя.
Из патента РФ №2447237 известен туалетный модуль содержащий унитаз, приемник фекальных стоков, фекальную магистраль с разгрузочным клапаном, устройство смыва с водяным насосом, вакуумный аппарат, контроллер. Вакуумный аппарат соединен с фекальной магистралью. Между фекальной магистралью и приемником фекальных стоков установлен самозахлопывающийся обратный клапан. Самозахлопывающийся обратный клапан выполнен как цилиндрическая тонкостенная трубка из эластичного материала типа резины. В средней части трубы отштамповано углубление. Углубление направлено своей внешней выпуклой частью в полость трубки с возможностью полного перекрытия отверстия фекальной магистрали.
Недостатком клапана является необходимость использования отдельной вакуумной установки для привода клапана, а также недостаточно высокие потребительские функции, в частности повышенная шумность в работе.
Общим недостатком всех перечисленных систем является использование вакуумных систем, работающих по принципу эжектора, который требует сжатый воздух 3-5бар, а значит дополнительного компрессора.
Другим недостатком является транспортировка фекальных масс самотеком, что недостаточно надежно.
Технический результат полезной модели состоит в повышении комфортности использования модуля, снижения зависимости от атмосферных условий эксплуатации, преимущественно температуры наружного воздуха, повышение потребительских функций системы.
Известные конструкции не позволяют достичь заявленного технического результата.
ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ
Для достижения заявленного технического результата предлагается следующая конструкция мобильного туалетного модуля.
Принятые обозначения (фиг.1, фиг.2)
1. Герметичный корпус.
2. Штуцер для подвода вакуума.
3. Входным патрубок.
4. Выходным патрубок.
5. Диафрагма.
6. Рамка, прикрепленная к верхнему основанию.
7. Рамка, прикрепленная к нижнему основанию.
8. Верхнее основание.
9. Нижнее основание.
10. Крепежные элементы.
11. Эластичный пережимаемый трубопровод.
12. Силовая пружина.
13. Цилиндрические выступы.
14. Внешние кольцевые ребра жесткости.
15. Клапан с вакуумным управлением в целом.
21. Бак фекальный накопительный.
22. Модуль шлюзовой системы.
23. Унитаз вакуумный.
24. Установка вакуумная.
25. Бак чистой воды.
26. Бак серой воды.
27. Устройство подачи и нагрева воды.
28. Откачной штуцер.
29. Связь с атмосферой.
30. Фильтр грязевой.
31. Заправочный штуцер.
32. Умывальник.
33. Система обогрева и вентиляции.
34. Система контроля и управления.
НЭ - нагревательный элемент.
ВН - водонагреватель.
БЧВ - бак чистой воды.
ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ
Мобильный туалетный модуль состоит (фиг.1) из бака фекального накопительного (атмосферного) 21, модуля шлюзовой системы 22, унитаза вакуумного 23, установки вакуумной 24, умывальника 32, система подачи чистой воды, системы перекачки серой воды, система откачки фекальных баков, система заправки чистой водой, система контроля и управления туалетом 34, системы вентиляции и отопления 33, клапана с вакуумным управлением 15 между унитазом и модулем шлюзовой системы, других вспомогательных клапанов, штуцеров, кранов и магистралей.
Система работает следующим образом.
Установка вакуумная 24 создает и поддерживает необходимое разряжение в модуле системы шлюзовом. Также она создает необходимое небольшое (до 0,4 бар, преимущественно 0,2 бар) избыточное давление.
Запас вакуума в шлюзовой системе 22 обеспечивает транспортировку фекальных масс из унитаза 23 в шлюзовую систему 22, а запас избыточного давления обеспечивает транспортировку фекальных масс из шлюзовой системы 22 в бак фекальный накопительный 21.
Система перекачки «серой» (в которой присутствуют незначительные загрязнения после первичного использования) воды транспортирует воду из раковин умывальников 32 в бак фекальный накопительный 21. Использование серой воды повышает эффективность использования воды, улучшает экологический уровень системы.
Система контроля и управления 34 упорядочивает работу устройств, контролирует уровень в баке чистой воды БЧВ, уровень в фекальных баках 21, состояние систем и агрегатов, а также передает информацию по радиоканалу (каналу GSM) на центральный диспетчерский пульт.
Вакуумная система 24 обеспечивает вакуумом и небольшим (до 0,4 бар) повышенным давлением.
Использование модуля 22 шлюзовой системы позволяет применение бака фекального накопительного 21, работающего под атмосферным давлением.
Применение фекального накопительного бака 21, работающего под атмосферным давлением, снижает стоимость бака, упрощает его конструкцию, позволяет использовать баки разных объемов (использовать любые емкости, позволяющие накопление фекальных отходов) и произвольное размещение баков, позволяет сброс, минуя накопительные баки, в городскую канализационную систему или в септик.
Система контроля и управления 34 позволяет иметь гибкий график обслуживания туалета в зависимости от посещаемости, что снижает эксплуатационные расходы.
ОПИСАНИЕ КЛАПАНА
Клапан с вакуумным управлением 15 (фиг.1, фиг.2) содержит герметичный корпус 1 со штуцером 2 для подвода вакуума, с входным 3 и выходным 4 патрубками, диафрагмы 5, оппозитно расположенные на корпусе 1.
Внутри корпуса 1 расположены рамки 6 и 7, прикрепленные соответственно к верхнему 8 и нижнему основаниям 9 посредством крепежных элементов 10, эластичный пережимаемый трубопровод 11, расположенный внутри корпуса 1 соосно с входным и выходным патрубками 3 и 4, силовая пружина 12 для воздействия на пережимаемый трубопровод 11 посредством перемещения рамок 6 и 7 одна относительно другой. Особенностью конструкции является то, что силовая пружина 12 выполнена с бочкообразной формой и установлена в одной из рамок 6 с обеспечением фиксации ее положения по центральной оси корпуса 1.
Фиксация положения пружины 12 обеспечивается посредством цилиндрических выступов 13.
Рамки расположены в параллельных направляющих пазах, выполненных внутри корпуса 1 (на чертежах не показаны).
Корпус 1 выполнен с цилиндрической формой и с внешними кольцевыми ребрами жесткости 14, расположенных в ортогональных по отношению к центральной оси корпуса 1 плоскостях.
Герметичный корпус 1, диафрагмы 5 и пережимаемый трубопровод 11 образуют герметичную конструкцию, в которой обеспечивается взаимное перемещение рамок 6 и 7, зажимающих пережимной трубопровод 11 под действием пружины 12.
Клапан работает следующим образом.
В исходном состоянии рамки 6 и 7 находятся в состоянии, показанном на фиг.2а, b.
При создании через штуцер 2 с помощью внешней вакуумной системы 24 вакуума в герметичном корпусе 1, по действием перепада давления внутри и снаружи герметичного корпуса 1 диафрагмы 5 прогибаются (втягиваются) внутрь герметичного корпуса 1, сжимая бочкообразную пружину 12 и перемещают подвижные рамки 6 и 7 навстречу друг другу, освобождая пережимаемый трубопровод 11. Под действием перепада давления, пережимаемый трубопровод 11 раскрывается, обеспечивая беспрепятственное протекание потока жидкой среды.
При снятии вакуума (уравнивании давления внутри корпуса 1 с давлением внешней среды) рамки 6 и 7 вновь раздвигаются под действием бочкообразной пружины 12 и трубопровод 11 вновь пережимается, останавливая поток жидкой среды.
Далее циклы повторяются необходимое количество раз.
Выполнение пружины 12 с нелинейной зависимости упругой силы от величины сжатия обеспечивает наилучшие условия для закрытия/открытия трубопровода 11. Пружина 12 обладает характеристиками, близкими к характеристикам цилиндрической пружины большой длины. При этом в сжатом состоянии она имеет значительно меньшие размеры по отношению к цилиндрической пружине за счет вхождения витка в виток. Бочкообразная форма пружины обеспечивает значительное сокращение габаритов клапана с сохранением необходимых рабочих функций.
Наличие одной бочкообразной пружины вместо двух конических уменьшает габариты и материалоемкость устройства.
Корпус 1, диафрагмы 5, рамки 6 и 7 выполняются из прочного пластика, работающего в широком диапазоне температур. Материал диафрагм 5 обладает упругими свойствами, обеспечивающими необходимую степень прогиба.
Бочкообразная пружина выполняется из прочной упругой стали.
Описанный пережимной клапан с вакуумным управлением обеспечивает ламинарный поток в проточной части (в зоне запирания), что снижает возможность засоров.
Вакуумный насос, который создает вакуум для транспортировки фекалий из унитаза в шлюз и подкачивает шлюз до предпочтительно 0,2 бар (возможно до 0,4-0,5 бар),для транспортировки из шлюза в накопительный бак.
В системе дополнительно используется ресивер для обеспечения запасенным вакуумом работу пережимных клапанов.
Форма канала шлюза - сложная форма с внутренним дефлектором, направляющим воздушные и фекальные потоки в нужном направлении.
Малый объем модуля системы шлюзовой сокращает время вакуумирования (создания вакуума) по сравнению с вакуумированием бака накопительного, что увеличивает ресурс вакуумной установки, улучшает потребительские качества:
уменьшает продолжительность цикла работы, период восстановления рабочего состояния.
Заявляемый мобильный туалетный модуль состоит из корпуса с перегородками, разделяющими площадь на кабины для посетителей и технический отсек.
В кабинах расположены следующие агрегаты и принадлежности. Унитаз вакуумный 23.
Умывальник.
Сушилка для рук.
Диспенсер мыла.
Зеркало.
Диспенсер для туалетной бумаги.
Датчики присутствия, управляющие освещением и дверными замками.
В техническом отсеке расположены следующие узлы и агрегаты.
Баки водяные 25, 26.
Установка вакуумная 24.
Модули шлюзовой системы 22.
Щит электропитания и блок автоматики 34 (Система контроля и управления туалетом).
Система подачи и нагрева воды 27.
Система вентиляции и отопления 33.
Со стороны входа в технический отсек производится налив чистой воды (штуцер 31) и откачка бака накопительного 21.