УНИВЕРСАЛЬНЫЙ БАК ТУАЛЕТНОЙ СИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (ВАРИАНТЫ)

Область техники
Предлагаемая полезная модель относится к санитарно-техническому оборудованию преимущественно пассажирских вагонов, а именно к их туалетным системам, снабженных баками для воды, расходуемой пассажирами для гигиенических процедур и для смыва стоков из унитазов, а также снабженных баками для туалетных стоков.
Уровень техники
Известно «Оборудование туалета «Омега-4» [1] для туалетной системы пассажирского вагона, содержащее два туалетных блока, в которых установлены унитазы с патрубками и электромагнитной запорной арматурой для подвода смывной воды и слива сточных вод и бак-накопитель сточных вод, установленный под днищем вагона посредством закрепленной на баке подвески. Бак-накопитель содержит кожух с ребрами жесткости, внутри которого с зазором, заполненным утеплителем, установлена емкость с патрубками для подвода и откачки стоков, под которой размещены жидкостной и электрический обогреватели емкости и патрубков бака. Бак для туалетных стоков выполнен с емкостью до тысячи метров. В туалетной системе [1] вода в унитазы и в умывальники подается из водяного бака, размещенного под крышей вагона. Указанный бак для воды должен иметь емкость, сравнимую с емкостью бака-накопителя, для обеспечения работы смывной системы туалета в процессе эксплуатации вагона.
В поездах дальнего следования со временем нахождения в пути до 6-10 суток с туалетной системой «Омега-4» [1] требуется по нескольку раз дозаправлять водой бак для воды на остановках поезда и откачивать туалетные стоки из бака-накопителя, что увеличивает эксплуатационные затраты на обслуживание указанной туалетной системы.
Известна «Туалетная система для транспортных средств» [2], включающая последовательно соединенные трубопроводами источник смывной воды, унитаз, бак-накопитель туалетных стоков, соединенные с блоком управления, включающим бортовую ЭВМ и блок электронных коммутаторов, а также содержащая устройство обеззараживания туалетных стоков, устройство позиционирования транспортного средства и устройство сброса обеззараженных туалетных стоков в заданных районах позиционирования.
В туалетной системе [2] согласно описания полезной модели и схемы устройства системы полость бака-накопителя разделена на две герметичные емкости - верхнюю и нижнюю, соответственно для чистой смывной воды и для туалетных стоков. Заполнение верхней емкости водой производится из водопроводной магистрали, имеющейся в пунктах формирования и обслуживания поездов. По мере наполнения емкости водой эластичная перегородка растягивается и опускается вниз, оставляя внизу меньшую по размерам емкость для туалетных стоков. При пользовании туалетом вода из верхней емкости подается насосом в унитаз для смыва стоков, которые из унитаза по канализационной трубе поступают в нижнюю часть бака-накопителя, а затем сбрасываются из бака в установленных местах, посредством размещенного в баке устройства.
Недостатками туалетной системы [2] являются:
- отсутствие в системе дополнительной емкости для чистой воды, предназначенной для гигиенических процедур пассажиров, в частности для умывания, не позволяет использование указанной системы в вагонах поездов дальнего следования;
- растягиваемая эластичная емкость, установленная в баке-накопителе, при заполнении ее большим количеством воды (до тысячи литров) требует высокой прочности перегородки и ее крепления к стенке бака, которая также должна выполняться повышенной прочности, вследствие чего увеличиваются затраты на изготовление бака-накопителя с эластичной перегородкой;
- конструкция бака-накопителя с эластичной перегородкой не ремонтопригодна, так как не позволяет заменить перегородку при появлении в ней повреждений и дефектов, что ограничивает срок службы бака-накопителя;
- отсутствие в баке-накопителе, предназначенном для установки под кузовом вагона, теплоизоляции и устройств для подогрева воды и сточных туалетных стоков приведет к замерзанию воды и стоков в баке при эксплуатации вагонов в условиях низких температур, что вызовет отказ в работе бака-накопителя и всей туалетной системы.
Наиболее близкой из известных технических решений к заявляемой полезной модели является «Бак-накопитель для туалетной системы пассажирского вагона» [3] (прототип), состоящий из внутреннего бака для фекальных сточных вод и магистрали для их откачки, расположенного внутри наружного бака с теплоизоляцией и устройством обогрева, при этом внутренний бак имеет два отделения, герметично разделенных друг от друга стенками из эластичного материала, при этом первое отделение бака имеет устройство для залива и откачки воды, а во втором отделении находится вход для фекальных сточных вод и магистраль для их откачки.
В описании полезной модели [3] указано, что перед эксплуатацией бака-накопителя его первое отделение заполняется водой через устройство залива и откачки воды, которая при эксплуатации вагона откачивается насосным оборудованием туалетной системы для смыва экскрементов из унитазов. Экскременты и сточные воды поступают из унитазов во второе отделение через имеющийся на баке входной патрубок и затем откачиваются из бака через откачную магистраль. Конструкция бака-накопителя [3] позволяет не расходовать воду из водяного бака вагона для смыва экскрементов из унитазов, что сокращает частоту заправки вагонов водой во время следования поезда.
Недостатком известного бака-накопителя [3] является то, что в нем затруднено обеспечение надежной герметичности соединения эластичной стенки со стенками бака из-за большой длины и площадей герметируемых элементов в соединении, поскольку кромки эластичной стенки закрепляются в пазах, выполненных в стенках внутреннего бака по всему его периметру. Кроме того, указанная эластичная стенка и ее крепление в баке требуют повышенных затрат на изготовление бака, усложняется технология изготовления бака, не обеспечивается монтаж и демонтаж эластичной стенки при периодической промывке и дезинфекции бака в процессе эксплуатации вагона.
Сущность предлагаемой полезной модели.
Задачей создания полезной модели является устранение вышеуказанных недостатков известного бака-накопителя [3] (прототипа) для туалетной системы транспортного средства.
Технический результат заключается в упрощении конструкции бака и в улучшении технологичности его изготовления, что обеспечевает возможность простого монтажа в бак и демонтажа из бака эластичной емкости для воды и емкости для туалетных стоков, в повышении ремонтопригодности бака и в упрощении промывки и дезинфекции бака при его сервисном обслуживании.
Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что универсальный бак (вариант 1) туалетной системы транспортного средства, предназначенного для установки под кузовом вагона, содержит внутренний бак, установленный в наружном кожухе с зазором, заполненным теплоизоляционными материалами, бак герметично разделен эластичным элементом на отделение для воды и отделение для туалетных стоков, снабжен патрубком для слива туалетных стоков в бак и патрубком для откачки их из бака, а также снабжен устройством для налива и откачки воды из отделения для воды, под внутренним баком установлено устройство для его обогрева, при этом бак снабжен технологическим люком для сервисного обслуживания бака, отделение для воды выполнено в виде отдельной водонепроницаемой самостоятельной емкости из эластичного материала, горловина емкости герметично закреплена в проеме, выполненном в стенке бака или закреплена на технологическом люке с возможностью монтажа и демонтажа эластичной емкости, в горловину емкости встроено устройство для налива и откачки воды.
При этом универсальный бак снабжен устройством для крепления бака под вагоном или в вагоне, например, в виде закрепленных на баке кронштейнов.
При этом в дне бака установлено устройство для слива туалетных стоков из внутреннего бака.
Универсальный бак (вариант 2) туалетной системы транспортного средства, преимущественно устанавливаемый внутри вагона, содержит бак для воды и для туалетных стоков, герметично разделенный эластичным элементом на отделение для воды и отделение для туалетных стоков, бак снабжен устройством для налива и откачки воды, а также снабжен патрубками для слива в бак и откачки из бака туалетных стоков, при этом бак выполнен с технологическим люком, закрытым крышкой, отделение для туалетных стоков выполнено в виде отдельной самостоятельной водонепроницаемой эластичной емкости с горловиной, которая герметично закреплена в проеме стенки бака или на крышке люка.
При этом патрубок для слива стоков в емкость и патрубок для откачки стоков из емкости встроены в крышку люка.
При этом бак снабжен устройством для его крепления на вагоне.
При этом бак снабжен устройством для слива воды из бака.
Выполнение универсального бака по варианту 1 с отделением для воды в виде отдельной емкости из эластичного материала и закрепление горловины емкости в месте установки устройства для налива и откачки воды позволяет значительно уменьшить размеры герметизируемых поверхностей в узле соединения стенки бака и горловины емкости для воды по сравнению с известным из источника [3] соединением, что повышает надежность указанного соединения от разгерметизации, упрощается конструкция внутреннего бака и улучшается технологичность его изготовления, поскольку в стенке бака не требуется выполнение пазов по всему периметру стенок бака. Конструкция предлагаемого бака обеспечивает возможность простого монтажа и демонтажа емкости для воды через проем в стенке внутреннего бака, в котором установлено устройство для налива и откачки воды или через технологический люк, на котором может быть установлено устройство для налива и откачки воды. Бак снабжен устройствами для его крепления под вагоном. Указанные улучшения конструкции бака упрощают периодическую промывку, очистку и дезинфекцию внутреннего бака и емкости для воды. Также обеспечивается простая замена эластичной емкости для воды в случае ее износа или при выявлении в ней дефектов, что значительно увеличивает срок службы бака. Установка в баке устройства для слива туалетных стоков позволяет при необходимости производить слив стоков из бака, чтобы избежать их замерзания в баке при низкой температуре окружающей среды. Вода из емкости в случае ремонта или длительного отстоя вагона может быть слита через патрубки для налива или для откачки воды.
При выполнении универсального бака по варианту 2 с эластичной емкостью для туалетных стоков достигаются такие же вышеуказанные преимущества по сравнению с баком, известным из источника [3]. Кроме того, значительно упрощается очистка и дезинфекция емкости для туалетных стоков, поскольку эта эластичная емкость может просто выниматься из бака через люк и ополаскиваться вне бака водой или дезинфицирующим раствором. Также возможна замена загрязненной или дефектной емкости другой емкостью.
Предлагаемые баки (варианты) могут изготавливаться без теплоизоляции и без наружного защитного кожуха, а также без устройств для подогрева бака, если баки устанавливаются внутри отапливаемого вагона или в помещениях, где обеспечивается плюсовая температура окружающей среды.
Предлагаемый универсальный бак при применении его на вагоне совместно с баком для воды, установленным под крышей вагона, позволяет значительно увеличить объем воды, расходуемой пассажирами как для смыва туалетных стоков, так и для других гигиенических процедур, что сокращает частоту заправки водой баков вагона во время следования поезда как на дальние, так и на небольшие расстояния, вследствие чего снижаются эксплуатационные расходы на обслуживание вагона.
Устройство предлагаемого универсального бака поясняется чертежами.
Краткое описание чертежей.
На фиг. 1 представлен бак (вариант 1) в сборе без воды и без туалетных стоков (частичный разрез);
На фиг. 2 - бак при заполнении его водой (разрез);
На фиг. 3 - бак в разрезе при заполнении его водой и туалетными стоками.
На фиг. 4 представлен бак (вариант 2) в сборе, частично заполненный водой и туалетными стоками (разрез).
На чертежах позициями обозначены:
1. бак туалетной системы в сборе;
2. внутренний бак;
3. кожух бака;
4. емкость для воды;
5. устройство для налива и откачки воды;
5.1 втулка устройства для налива и откачки воды;
5.2 патрубок для налива в емкость воды;
5.3 патрубок для откачки воды из емкости;
6. технологический люк;
7. кронштейны для крепления бака под вагоном;
8. теплоизоляция;
9. устройства обогрева внутреннего бака;
10. патрубок для слива фекальных, сточных вод из туалета;
11. патрубок для откачки фекальных, сточных вод из бака;
12. устройство для слива из бака туалетных отходов;
13. горловина емкости для воды;
14. пустая часть внутреннего бака;
15. корпус бака для воды и туалетных стоков;
16. емкость для туалетных стоков;
16.1 горловина емкости;
17. люк;
18. крышка люка;
19. сливное устройство для воды;
20. устройство для крепления бака;
21. отделение бака для воды.
Лучший вариант осуществления полезной модели.
Универсальный бак (вариант 1), представленный на фиг.1-3, туалетной системы транспортного средства, состоит из внутреннего бака 2 для туалетных стоков, размещенного внутри кожуха 3, емкости для воды 4, изготовленной из эластичного материала и установленной в баке 2, устройства 5 для налива и откачки воды из емкости, технологического люка 6 для сервисного обслуживания бака, кронштейнов 7 для крепления бака под вагоном. Зазор между кожухом и стенками внутреннего бака заполнен теплоизолирующим материалом 8. Под дном внутреннего бака установлены устройства 9 для обогрева бака при эксплуатации вагона при низких температурах окружающей среды. В стенках внутреннего бака закреплены патрубок 10 для слива фекальных сточных вод из туалета, патрубок 11 для откачки фекальных сточных вод из бака, устройство 12 для слива из бака указанных туалетных стоков, а также для слива смывной воды, подаваемой в бак при его очистке.
Устройство 5 (в исполнении, показанном на чертежах) для налива и откачки воды включает втулку 5.1 с фланцем, крепящимся к кожуху 3 крепежными элементами, патрубок 5.2 для налива в емкость 4 воды и патрубок 5.3 для откачки воды из емкости. Втулка 5.1 герметично прижимает к стенке внутреннего бака горловину 13 емкости для воды. Устройство 5 закреплено в стенке бака, с возможностью обеспечения свободного доступа к устройству при установленном на вагоне баке.
Горловина 13 емкости и патрубки для налива и откачки воды из емкости могут быть встроены в люк 6 (на чертежах не показано), аналогично установке указанных элементов в устройстве 5.
Бак изготавливается из деталей, узлов и элементов, входящих в бак. Внутренний бак изготавливается из металла, предпочтительно из нержавеющей стали, с применением сварки деталей. Наружный кожух выполнен из металла цельносварным или разъемным, состоящим из нескольких частей, соединенных между собой крепежными элементами, теплоизоляция бака может быть осуществлена путем заполнения зазора между кожухом и стенками бака теплоизоляционным материалом, например, пенопластом или путем закрепления утеплителя на наружной поверхности внутреннего бака.
Универсальный бак (вариант 2), представленный на фиг.4 включает корпус 15, емкость для туалетных стоков 16, снабженную горловиной 16.1, люк 17, выполненный в стенке корпуса, крышку люка 18, сливное устройство для воды 19, устройство 20 для крепления бака на вагоне, а также устройство 5 для налива и откачки воды и патрубки 10 и 11 соответственно для слива и откачки стоков.
Корпус 15 изготовлен предпочтительно из металла. Он также может изготавливаться из других материалов, обеспечивающих требуемую прочность бака. Емкость для туалетных стоков изготовлена из прочного, эластичного, водонепроницаемого и неразрушающегося от контакта с туалетными стоками материала. Патрубки 10 и 11 закреплены на крышке люка 18. Устройство 5 и крышка люка 18 закреплены на баке посредством крепежных элементов, например, болтов.
Собранный универсальный бак устанавливается под вагоном или в вагоне. Патрубок 5.3 соединяется с магистралью вагона для подачи в унитаз смывной воды из емкости. Патрубок 10 соединяется трубчатой магистралью с унитазами туалетной системы.
Работа универсального бака.
Собранный бак, показанный на фигурах 1-3, установленный под вагоном или внутри вагона, работает следующим образом. Вначале в вагоне, подготавливаемом для перевозки пассажиров, пустая емкость 4, показанная на фиг. 1, заполняется водой через патрубок 5.2 из водопроводной магистрали, имеющейся в пункте экипировки вагонов. Заполненная водой емкость показана на фиг. 2. Большая часть внутренней полости бака 2 при подготовке вагона в рейс заполнена емкостью с водой, как показано на фиг. 2, а меньшая часть 14 полости бака остается пустой, как показано на фиг. 2. При пользовании пассажирами туалетами вагона фекалии и стоки смываются из унитазов водой, подаваемой из емкости 4 через патрубок 5.3 насосным оборудованием туалетной системы (на чертежах не показано).
Стоки из туалета подаются из туалетной системы через патрубок 10 в пустую часть 14 внутреннего бака. При пользовании туалетом объем воды в емкости 4, подаваемой для смыва экскрементов из унитазов, постепенно уменьшается, а объем фекальных и сточных вод, поступающих в бак 2, увеличивается. При этом емкость 4, изготовленная из эластичного материала, сжимается под действием давления экскрементальных стоков, заполняющих бак 2. При заполнении бака экскрементальными стоками до заданной величины вода почти полностью откачивается из емкости 4, как это показано на фиг. 3, а экскрементальные стоки откачиваются насосным оборудованием через патрубок 11 из бака в пунктах обслуживания вагонов. После откачки стоков из бака 2 емкость 4 снова заполняется водой.
Согласно санитарных норм бак для туалетных стоков должен периодически промываться водой и дезинфицироваться. Для этого в баке, представленном на фиг. 1-3, установлен съемный технологический люк 6. При очистке бака емкость 4 может выниматься из бака, омываться водой и дезинфицироваться, или же указанные операции могут проводиться без выемки емкости из бака. В некоторых случаях, например, при отстое вагонов, при промывке бака экскрименты и смывные воды из бака могут сливаться в другие резервуары через сливное устройство 12, а вода из емкости 4 может сливаться через патрубок 5.3 при присоединении к нему, например, шланга с откачным насосом.
Работа универсального бака, представленного на фиг. 4, аналогична работе бака, изображенного на фиг. 1-3. Отделение 21 бака заполняется водой перед отправлением вагона в рейс. Емкость 16 для стоков при этом сжимается, но в ней остается небольшая полость для слива стоков из туалета при пользовании пассажирами туалетами. При откачке воды из бака для смыва экскрементов из унитазов объем воды в баке уменьшается, а объем стоков в емкости 16 увеличивается. При заполнении емкости 16 стоками до установленной величины стоки откачиваются через патрубок 11 в пунктах обслуживания вагонов, отделение 21 бака снова заполняется водой. Емкость 16 для стоков после ее опорожнения может быть промыта путем закачки и откачки воды или дезинфицирующего раствора через патрубки 10 и 11, или путем выемки емкости из бака через люк 17 с последующим ополаскиванием емкости вне бака. Вода из отделения 21 может быть слита при необходимости как через сливное устройство 19, так и через патрубок 5.3 для откачки воды из бака.
Таким образом, предлагаемый универсальный бак туалетной системы транспортного средства более надежен в эксплуатации по сравнению с известным из источника [3] баком, прост по конструкции и технологичен в изготовлении, позволяет просто осуществлять замену эластичной емкости при ее износе или повреждении, а также производить периодические сервисные работы при промывке и дезинфекции бака.
Промышленная применимость.
Универсальный бак может устанавливаться как на пассажирские вагоны, так и на другие транспортные средства, а также в стационарные туалетные системы.
Проведены опытные испытания макетов предлагаемого универсального бака, получены положительные результаты.
Источники информации.
1. RU 84808, МПК B61D 35/00, 2009
2. RU 120060, МПК B61D 35/00, 2012
3. RU 60462, МПК B61D 35/00, 2006