УНИТАЗ С ПНЕВМАТИЧЕСКИ УПРАВЛЯЕМЫМ КЛАПАНОМ СЛИВА

Полезная модель относится к санитарно-гигиеническому оборудованию, а именно к вакуумным туалетным системам, и может быть использована, например в пассажирских железнодорожных вагонах.
Уровень техники.
В описании изобретения к американскому патенту US 5495626, кл. 4/435, опубл. 05.03.1996 г [1], раскрыта конструкция вакуумного унитаза, включающего чашу с закрывающей ее крышкой, средства обмыва внутренней поверхности чаши, к которым присоединен трубопровод подвода воды, имеющий водяной клапан, и средства удаления отходов из чаши, выполненные в виде сливного клапана, установленного между выпускным отверстием чаши и сливной вакуумной магистралью, сливной клапан имеет полый корпус и расположенную в полости корпуса прикрепленную к его боковым стенкам эластичную манжету и механизм пережима эластичной манжеты, полость корпуса сливного клапана соединена с трехходовым клапаном, который может соединять эту полость либо с атмосферой, либо с трубопроводом, отходящим от сливной вакуумной магистрали, кроме того, в состав оборудования унитаза входит кнопка включения обмыва чаши. В техническом решении [1] не предусмотрено мер, препятствующих переполнению чаши унитаза. Засорение унитаза или несрабатывание сливного клапана, а также несрабатывание водяного клапана может привести к аварийной ситуации. Следует учитывать также, что отсутствие датчика давления в сливной вакуумной магистрали и отсутствие средств корректировки момента начала и времени продолжительности операции обмыва чаши унитаза и операции слива отходов в сливную вакуумную магистраль не дает возможности экономить расход воды, необходимой для обмыва чаши унитаза.
Из описания изобретения к американскому патенту US 6216285, кл. 4/431, опубл. 17.04.2001 г [2], известен вакуумный унитаз, включающий чашу, средства обмыва внутренней поверхности чаши, имеющие трубопровод подвода воды с водяным клапаном, и средства удаления отходов из чаши, выполненные в виде двух сливных клапанов, установленных между выпускным отверстием чаши и сливной вакуумной магистралью, каждый сливной клапан имеет полый корпус и расположенную в полости корпуса прикрепленную к его боковым стенкам эластичную манжету, кроме того, в состав оборудования унитаза входят кнопка включения обмыва чаши, датчик давления в сливной вакуумной магистрали и блок управления, который связан с кнопкой включения обмыва чаши. То обстоятельство, что в состав оборудования унитаза [2] входят два сливных клапана с установленным между ними промежуточным баком для сточных вод, приводит к удорожанию и утяжелению всей предлагаемой конструкции. Поэтому унитаз [2] не может быть эффективно использован в транспортных средствах, в частности в железнодорожных пассажирских вагонах.
Из описания изобретения к американскому патенту US 6732386, кл. 4/431, опубл. 11.05.2004 г [3], известен вакуумный унитаз, включающий чашу, средства обмыва внутренней поверхности чаши, выполненные в виде форсунок, соединенных с трубопроводом подвода воды, на котором установлен водяной клапан, и средства удаления отходов из чаши, выполненные в виде сливного клапана, установленного между выпускным отверстием чаши и сливной вакуумной магистралью. Сливной клапан технического решения [3] выполнен в виде диска, который имеет зубчатый венец и приводится во вращение от зубчатой шестерни. Диск установлен между двумя половинами корпуса сливного клапана. Дисковый клапан сложен в изготовлении и не вполне надежен в эксплуатации, поэтому данное техническое решение не получило широкого распространения на практике.
К недостаткам технических решений [1], [2] и [3] относится то, что для функционирования каждого из них необходимо наличие источника вакуума. В случае отсутствия или отключения вакуумной установки эти изобретения использовать невозможно.
При разработке предлагаемого в данной заявке технического решения перед авторами стояла задача создания надежного и экономичного унитаза, работающего как при наличии вакуума в канализационной системе, так и при его отсутствии.
Техническим результатом полезной модели является возможность надежного функционирования унитаза и экономии расхода воды при отсутствии или отключении средств вакуумирования.
Указанный технический результат достигается в унитазе с пневматически управляемым клапаном слива, включающем защищенную с боковых сторон кожухом чашу, средства обмыва внутренней поверхности чаши, выполненные в виде водяных форсунок, соединенных с общим коллектором, к которому присоединен трубопровод подвода воды с водяным фильтром и водяным клапаном, снабженным электроприводом, и средства удаления отходов из чаши, выполненные в виде установленного между выпускным отверстием чаши и сливной магистралью пневматического сливного клапана, который имеет полый корпус с расположенной в нем эластичной шлангообразной манжетой, в средства удаления отходов входит трубопровод подачи сжатого воздуха, на котором установлены последовательно компрессор, обратный клапан, пневмоаккумулятор, датчик давления, воздушный фильтр и снабженный электроприводом трехходовой клапан, который соединен трубопроводами со сливным клапаном и со сливной магистралью, при этом трехходовой клапан может соединять полость корпуса сливного клапана либо с трубопроводом подачи сжатого воздуха, либо со сливной магистралью, кроме того, в состав оборудования унитаза входят датчик уровня жидкости, установленный в чаше, кнопка включения обмыва чаши, лампа индикации режима работы унитаза, датчик давления в сливной магистрали и блок управления, который связан с электроприводами компрессора, трехходового клапана и водяного клапана, с датчиком уровня жидкости в чаше, с кнопкой включения обмыва чаши, с датчиком давления в сливной магистрали и с лампой индикации режима работы унитаза, причем в блок управления встроен контроллер, обеспечивающий возможность корректировки временных уставок продолжительности операции обмыва чаши, продолжительности операции удаления отходов из чаши и продолжительности паузы между началом операции обмыва чаши и началом операции удаления отходов из чаши.
Предусмотрены следующие частные случаи выполнения полезной модели.
Ось эластичной шлангообразной манжеты сливного клапана наклонена к плоскости горизонта.
Водяные форсунки выполнены с возможностью регулирования интенсивности и направления водяных струй, подаваемых для обмыва внутренней поверхности чаши унитаза.
Лампа индикации режима работы унитаза установлена на стенке кабины туалета.
Лампа индикации режима работы унитаза установлена в помещении обслуживающего персонала.
Чаша имеет шарнирно прикрепленные к ней сиденье и крышку.
Существо полезной модели поясняется следующими чертежами.
Фиг.1 Общий вид унитаза в аксонометрии.
Фиг.2 Вид сливного клапана при наклоне оси эластичной
шлангообразной манжеты сливного клапана к плоскости горизонта.
Фиг.3. Схема оборудования вакуумного унитаза.
В прилагаемых чертежах использованы следующие условные цифровые обозначения узлов и деталей.
1. Чаша унитаза.
2. Водяные форсунки.
3. Коллектор.
4. Трубопровод подвода воды.
5. Водяной фильтр.
6. Водяной клапан.
7. Электропривод водяного клапана.
8. Сливной клапан.
9. Трубопровод подачи сжатого воздуха в сливной клапан.
10. Датчик давления в трубопроводе подачи сжатого воздуха.
11. Компрессор.
12. Обратный клапан.
13. Пневмоаккумулятор.
14. Воздушный фильтр.
15. Трехходовой клапан.
16. Электропривод трехходового клапана.
17. Кнопка включения обмыва чаши.
18. Лампа индикации режима работы унитаза.
19. Датчик давления в сливной магистрали.
20. Блок управления.
21. Сливная магистраль.
22. Датчик уровня жидкости в чаше унитаза.
23. Эластичная шлангообразная манжета сливного клапана.
Как показано на фиг.1 и 3, в состав унитаза с пневматически управляемым клапаном слива входят средства обмыва внутренней поверхности чаши 1 и средства удаления из нее отходов. Для большей наглядности на чертеже фиг.1 не показаны кожух чаши 1, защищающий ее с боковых сторон, и шарнирно прикрепленные к чаше 1 сиденье и крышка. Эти элементы конструкции условно удалены (сняты), чтобы дать представление об узлах и деталях, расположенных под ними. Средства обмыва внутренней поверхности чаши выполнены в виде водяных форсунок 2, соединенных с общим коллектором 3, к которому присоединен трубопровод 4 подвода воды. Трубопровод 4 подвода воды имеет водяной фильтр 5 и водяной клапан 6 с электроприводом 7. Средства удаления отходов из чаши 1 выполнены в виде пневматического сливного клапана 8 с полым корпусом. Внутри полости корпуса сливного клапана 8 установлена эластичная шлангообразная манжета 23 (клапан типа сливного клапана 8 -подучил в зарубежных источниках информации название Pinch valve, т.е. прижимной или пережимной клапан). Как показано на фиг.2, геометрическая ось шлангообразной манжеты 23 в частном случае выполнения изобретения может быть наклонена под углом α к горизонтальной плоскости. Сливной клапан 8 установлен между выпускным отверстием чаши 1 и сливной магистралью 21, которая имеет датчик давления 19 и может быть снабжена средством вакуумирования. К средствам удаления отходов из чаши 1 относится трубопровод 9 подачи сжатого воздуха, который снабжен датчиком 10 давления и на котором установлены последовательно компрессор 11, обратный клапан 12, пневмоаккумулятор 13 и воздушный фильтр 14. Конец трубопровода 9 подачи сжатого воздуха соединен с трехходовым клапаном 15, который снабжен электроприводом 16 и может соединять полость сливного клапана 8 либо с трубопроводом 9 подачи сжатого воздуха, либо со сливной магистралью. Кроме того, в состав оборудования унитаза входят датчик 22 уровня жидкости, установленный в верхней части чаши 1 унитаза, кнопка 17 включения обмыва чаши, лампа 18 индикации режима работы унитаза и блок управления 20. Блок управления 20 связан с электроприводом компрессора 11, с электроприводом 16 трехходового клапана 15, с электроприводом 7 водяного клапана 6, с датчиком 19 давления в сливной магистрали 21, с датчиком 22 уровня жидкости в чаше 1, с кнопкой 17 включения обмыва чаши 1 и с лампой 18 индикации режима работы унитаза. В блок управления 20 встроен контроллер (контроллер на схеме не показан), обеспечивающий возможность корректировки временных уставок продолжительности операции обмыва чаши 1, продолжительности операции удаления отходов из чаши 1 и продолжительности паузы между началом операции обмыва чаши 1 и началом операции удаления отходов из чаши 1. Водяные форсунки 2 выполнены с возможностью регулирования интенсивности и направления водяных струй, подаваемых для обмыва внутренней поверхности чаши 1 унитаза. Лампа 18 индикации режима работы унитаза может быть установлена либо на стенке кабины туалета, либо в помещении обслуживающего персонала.
Предлагаемый унитаз работает следующим образом.
2
До использования посетителем туалета унитаз находится в состоянии "Готовность к работе". При этом в чаше 1 находится некоторое количество воды, а водяной клапан 6 и сливной клапан 8 находятся в закрытом положении. Для поддержания сливного клапана 8 в закрытом положении в полости его корпуса поддерживается повышенное давление (до 4,5 кгс/см). Это обеспечивается установкой трехходового клапана 15 в положение 1 (см. фиг.3). При этом под действием сжатого воздуха осуществляется локальное сжатие эластичной шлангообразной манжеты 23 сливного клапана 8, что исключает движение через него жидкости.
После окончания пользованием туалетом посетитель нажатием кнопки 17 инициирует операцию "Обмыв чаши". Сигнал от кнопки 17 передается на блок управления 20, откуда на привод 7 водяного клапана 6 поступает команда о его открытии. Открывается водяной клапан 6 и осуществляется операция "Обмыв чаши". Из водяных форсунок 2 струи воды под давлением подаются на внутреннюю поверхность чаши 1.
С некоторым запаздыванием от момента начала операции "Обмыв чаши" по команде от блока управления 20 на некоторое определенное время, зависящее от временных уставок контроллера, открывается сливной клапан 8. Для этого электропривод 16 трехходового клапана 15 переводит его в положение 2 (см. фиг 3). В результате полость корпуса сливного клапана 8 через трехходовой кран 15 соединяется со сливной магистралью 21, стенки эластичной манжеты, установленной в полости корпуса сливного клапана 8, выпрямляются и содержимое чаши 1 стекает в сливную магистраль 21, откуда оно попадает в бак-накопитель транспортного средства.
Через определенное время, зависящее от временных уставок контроллера, от блока управления 20 на электропривод 16 трехходового клапана 15 поступает команда на перевод трехходового клапана 15 в положение 1, обеспечивающее закрытие сливного клапана 8.
Таким образом, в зависимости от временных уставок контроллера блока управления 20 операции обмыва чаши 1 и слива из нее отходов по времени частично накладываются друг на друга.
После окончания операций "Удаление отходов" и "Обмыв чаши" на некоторый определенный период времени по команде блока управления 20 открывается водяной клапан 6 и осуществляется операция "Долив воды", в результате чего унитаз приводится в положение "Готовность к работе".
В случае переполнении чаши 1 сточными водами по сигналу датчика 22 уровня жидкости в чаше 1 блок управления 20 прекращает подачу воды в чашу 1 и включением лампы 18 индикации информирует персонал о происшедшем сбое в работе, а также открывает сливной клапан 8 на время достаточное для слива полной чаши сточных вод в сливную магистраль 21. Аналогичным образом в случае выхода за допустимые пределы величин давлений в трубопроводе 9 подачи сжатого воздуха или в сливной магистрали 21 персонал оповещается об этом включением по команде блока управления 20 лампы 18 индикации.
Следует отметить, что снабжение водяного клапана 6 и трехходового клапана 15 электроприводами 7, и 16 соответственно ускоряет проведение операций "Удаление отходов" и "Обмыв чаши" и повышает надежность работы оборудования унитаза.
Возможность корректировать продолжительность времени запаздывания операции "Удаление отходов" по отношению к операции "Обмыв чаши", а также возможность корректировать продолжительность обеих этих операций позволяет опытным путем находить оптимальные соотношения этих временных параметров и, таким образом, сокращать расход воды на обмыв унитаза на 10-15%.
В соответствии с данным описанием изготовлен опытный образец унитаза, опробование которого в лабораторных условиях показало хорошие результаты. В настоящее время готовится партия унитазов для испытания на действующем транспорте.