ТУАЛЕТНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Полезная модель относится к санитарно-техническому оборудованию для транспортных средств дальнего следования, включая железнодорожный и автомобильный транспорт.
Туалетные системы транспортных средств дальнего следования советского производства, включая пассажирские вагоны железнодорожного транспорта, практически до 2000 года не имели баков - накопителей туалетных стоков унитазов. При этом сброс отходов жизнедеятельности человеческого организма производился в процессе движения поезда непосредственно на железнодорожные пути путем нажатия на рычаг заслонки канализационной трубы унитаза. А автомобильный транспорт вынужден был делать непредвиденные остановки при острой потребности пассажиров. Недостатком этих транспортных средств являлось заражение путей движения транспортных средств болезнетворными микробами, бактериями и личинками живых микроорганизмов, паразитирующих в организме человека. Все это нарушало экологию окружающей среды вдоль пути движения транспортных средств дальнего следования.
Со средины 90-х годов прошлого столетия в России начали внедряться экологически чистые туалетные системы: а именно: для железнодорожного транспорта - туалеты /1÷5/ с баком - накопителем туалетных стоков емкостью до 1000 литров, а для автомобильного транспорта - биотуалеты с емкостью до 100 литров.
Указанные размеры баков практически являются предельно допустимыми массогабаритными параметрами для указанных транспортных средств
В связи с этим на дальних перегонах поездов при переполнении баков накопителей их содержимое или вновь поступающие из унитаза продукты жизнедеятельности вынуждены до настоящего времени сбрасывать на железнодорожные рельсы, загрязняя окружающую среду болезнетворными микробами, бактериями и микроорганизмами.
Использование баков - накопителей /6/ с биологической или химической очисткой от болезнетворных микробов и микроорганизмов в транспортных средствах дальнего следования также не позволяет решить эту экологическую проблему. Это связано с тем, что биологическая очистка (обезвреживание) стоков в баке - накопителе занимает время, превышающее время их заполнения. Это не позволяет производить их сброс при переполнении бака. Кроме того при таком сбросе уменьшается масса биологических штаммов, загруженных в бак, для нейтрализации вредных микроорганизмов. Использование химической очистки в баках - накопителях также не позволяет сбрасывать обезвреженные стоки на железнодорожные пути из-за возможности химического загрязнения окружающей среды.
Таким образом, существует проблема экологии и обеспечения комфортных условий в транспортных средствах дальнего следования из-за возможности переполнения бака-накопителя на дальних перегонах, что ведет либо к перекрытию туалетов в вагонах, либо к сбрасыванию опасных туалетных стоков прямо на железнодорожные пути.
Наиболее близкой из известных по назначению и технической сущности является туалетная система /5/, включающая последовательно соединенные трубопроводами источник смывной воды, запорную арматуру, унитаз с кнопкой смыва, бак накопитель туалетных стоков, а также включающая бортовую ЭВМ и блок электронных коммутаторов, причем кнопка смыва соединена с первым входом ЭВМ, выход которой через блок электронных коммутаторов соединен с управляющим входом запорной арматуры.
При этом бак-накопитель снабжен системой вакуумирования, комплексной системой обогрева, включающей электрический и жидкостный обогреватели, и приспособлением для подвески - с возможностью крепления под днищем вагона бака с емкостью до тысячи литров и с возможностью перевозки сточных вод весом до единиц тонн.
Недостатком и этого технического решения также является недостаточная экологичность и трудность обеспечения комфортных условий в транспортных средствах дальнего следования из-за возможности переполнения бака-накопителя на дальних перегонах, что ведет либо к перекрытию туалетов в вагонах, либо к сбрасыванию содержимого баков прямо на железнодорожные пути.
Задачей полезной модели является повышение экологичности и комфортных условий использования туалетов транспортных средств дальнего следования.
Техническим результатом, обеспечивающим решение этой задачи является снижение токсичности выбросов туалета за счет их обеззараживания и увеличение времени доступа к туалету пассажирам транспорта путем своевременного сброса обеззараженных стоков, не допуская переполнение баков.
Указанный технический результат и, как следствие, решение поставленной задача достигаются тем, что туалетная система для транспортных средств, включающая последовательно соединенные трубопроводами источник смывной воды, запорную арматуру, унитаз с кнопкой смыва, бак накопитель туалетных стоков, а также включающая бортовую ЭВМ и блок электронных коммутаторов, причем кнопка смыва соединена с первым входом ЭВМ, выход которой через блок электронных коммутаторов соединен с управляющими входами запорной арматуры, согласно полезной модели она дополнительно содержит устройство обеззараживания туалетных стоков, устройство позиционирования транспортного средства и устройство сброса обеззараженных туалетных стоков в заданных районах позиционирования, причем выход устройства позиционирования соединен со вторым входом бортовой ЭВМ, выход которой через блок электронных коммутаторов соединен с управляющими входами устройства обеззараживания туалетных стоков и устройства сброса обеззараженных туалетных стоков в заданных районах позиционирования.
При этом устройство обеззараживания туалетных стоков содержит электрический и/или электромеханический нагреватель, установленный на корпусе и/или внутри бака - накопителя. Электромеханический нагреватель выполнен в виде шнекового измельчителя и/или в виде диспергатора твердых фракций туалетных стоков. Устройство позиционирования транспортного средства содержит радиоприемник сигналов спутниковой системы «ГЛОНАСС» и/или мобильный телефон, снабженный программой позиционирования в сети мобильной связи МЕГАФОН, МТС и/или БИЛАЙН. Устройство сброса обеззараживания туалетных стоков в заданных районах позиционирования выполнено в виде откачного насоса с распылителем для распыления обеззараженных стоков вне населенных пунктов в процессе движения транспорта, в виде патрубка для откачки обеззараженных стоков на станциях остановки, снабженных ассенизаторским транспортом и/или в виде пробки слива, установленной в днище бака накопителя, для слива обеззараженных стоков в люки станционной канализации.
Наличие устройства обеззараживания туалетных стоков позволяет при их сбросе исключить загрязнение окружающей среды, а наличие устройства позиционирования транспортного средства и устройства сброса обеззараженных туалетных стоков в заданных районах позиционирования обеспечивают необходимое распределение возможных участков для сброса стоков. Указанная конструкция исключает переполнение баков - накопителей, что обеспечивает комфортность пользования туалетами.
Туалетная система для транспортных средств дальнего следования представлена на схеме для случая размещения устройства обеззараживания внутри бака-накопителя туалетных стоков.
Она включает последовательно соединенные трубопроводами источник 1 для смывной воды, запорное устройство 2, унитаз 3, бак - накопитель 4 туалетных стоков, устройство 5 обеззараживания туалетных стоков, устройство 6 позиционирования транспортного средства и устройство 7 сброса обеззараженных туалетных стоков, электрически соединенные с блоком 8 управления оборудованием туалета. Блок 8 управления включает бортовую ЭВМ 9 и блок 10 электронных коммутаторов. Устройство 5 обеззараживания туалетных стоков выполнено в виде электрического и/или электромеханического нагревателя, установленного в баке 4. Электромеханический нагреватель устройства 5 выполнен в виде шнекового измельчителя /9÷11/ с режущими кромками и/или режущими ножами, установленными на валу шнека, и/или в виде диспергатора /12÷16/ твердых фракций туалетных стоков в жидкой среде. Работа указанных нагревателей /9÷16/ основана на использовании эффекта преобразования механической энергии трения и деформации твердых и текучих (жидких и газообразных) сред в тепловую энергию /7÷8/. В отличие от электронагревателей термомеханические нагреватели /9÷16/ позволяют достичь температуры свыше 100°С для обеззараживания и пастеризации стоков объемом 50-1000 литров за время 5÷20 мин соответственно. Это является недостижимым для простых электронагревателей из-за торможения (парообразованием) передачи тепла и из-за пониженной скорости температурного (Броуновского) перемешивания твердых и жидких фракций стоков. Диспергаторы /12÷16/ кроме температурного обеззараживания стоков обеспечивают разрыв патогенных организмов за счет кавитации (взрывного деления) твердых фракций туалетных стоков при импульсном прохождении их через отверстия в противоположно вращающихся дисках диспергатора.
Устройство 7 сброса обеззараживания туалетных стоков в заданных районах позиционирования выполнено: в виде откачного насоса 7.1 с электромагнитным клапаном 7.2 и с распылителем 7.3 для распыления обеззараженных стоков вне населенных пунктов в процессе движения транспорта; в виде патрубка 7.4 с запорным устройством 7.5 /17/ для откачки обеззараженных стоков на станциях остановки, снабженных ассенизаторским транспортом; и/или в виде пробки 7.6 слива, установленной в днище бака 4 накопителя, для слива обеззараженных стоков в люки станционной канализации. Полость бака 4 разделена эластичной перегородкой на две герметичные емкости: верхнюю (источник 1) и нижнюю, соответственно для чистой смывной воды и для туалетных стоков. Для забора смывной воды бак 4 снабжен водяным насосом 11 с поплавковым водозаборником 12 на входе и байпасом на выходе. Выход насоса 11 соединен через запорную арматуру 2 с омывателем 13 чаши унитаза 3 и патрубком 14 для подключения внешнего источника смывной воды. Запорная арматура 2 включает систему электромагнитных или пневматических клапанов 2.1, 2.2 и 2.3 с электрическим управлением. Выход унитаза 3 через канализационную трубу 15 и шнековый насос - измельчитель 1 6 соединен с нижней емкостью бака 4. Управляющий вход откачного насоса 7.1, насоса 11 забора смывной воды и насоса 16 сточных вод, а также управляющие входы запорной арматуры 2 через блок 10 электронных коммутаторов соединены с ЭВМ 9. Один сигнальный вход ЭВМ 9 соединен с кнопкой 17 смыва, установленной над унитазом 3, а другой - с выходом устройства 6 позиционирования транспортного средства. ЭВМ 9 снабжена программой расчета оставшегося времени прибытия транспортного средства до ближайшей точки слива сточных вод, скорости заполнения бака 4 и ожидаемое время его заполнения, а также программами управления смывом сточных вод, их тепловым обеззараживанием и сливом обеззараженных стоков на пути движения транспорта в местах, доступных для слива по данным устройства 6 позиционирования. Устройство 6 позиционирования транспортного средства содержит радиоприемник сигналов спутниковой системы «ГЛОНАСС» и/или мобильный телефон, снабженный программой позиционирования в сети мобильной связи МЕГАФОН, МТС и/или БИЛАЙН.
Туалетная система для транспортных средств работает следующим образом.
Перед отправкой в путь транспортного средства по командам с ЭВМ 9 закрывается клапан 2.1 запорной арматуры 2 и открывается клапан 2.2. Вода из системы внешнего или внутреннего водоснабжения транспортного средства через патрубок 14 открытые клапаны 2.2 и 2.3, трубопровод 18 через нормально открытый обратный клапан отключенного насоса 11 и его поплавковый водозаборник 12 поступает в верхнюю емкость бака 4. По мере наполнения водой эластичная перегородка 19 бака 4 растягивается и опускается вниз, оставляя внизу меньшую по размерам емкость для сточных вод. После заполнения верхней емкости бака 4 и подключения его электропитания для туалетной системы клапаны 2.2 и 2.3 закрываются, а клапан 2.1 открывается, и туалетная система переходит в дежурный режим. При этом автоматически включается насос 11 для поддержания в трубопроводах 18 и в байпасе насоса 11 необходимого давления воды для обмыва унитаза 3. После пользования туалетом пассажир нажимает кнопку 17 «Обмыв». При этом на ЭВМ 9 выдается единичный импульс тока. ЭВМ 9 в цифровом виде генерирует последовательность импульсно кодовых сигналов для управления электронными коммутаторами блока 10. При этом на заданное время обмыва открывается клапан 2.3 и смывная вода из трубопровода 18 через запорную арматуру 2 и через омыватель 13 обмывает чашу унитаза 3. После обмыва чаши включается шнековый насос - измельчитель 16 и результаты смыва засасываются в канализационную трубу 15. В измельчителе 16 продукты стока и инородные сбросы измельчаются и под давлением через его обратный клапан вдавливаются в нижнюю часть бака 4. По мере заполнения нижней части бака 4 и ухода смывных вод из верхней части бака 4 эластичная перегородка 19 поднимается. При заполнении нижней емкости до 70-75% допустимых пределов, а также при подходе транспорта к заданной точке сброса по данным устройства 6 позиционирования ЭВМ 9 с помощью электронного коммутатора 10 включает обеззараживатель 5 на время, необходимое для обеззараживания стоков, например на 30 минут. При этом размельченные туалетные фракции и сточные воды прогоняются многократно через нагреватель 5 образуя пастообразную массу с температурой, достаточной для дробления и уничтожения болезнетворных бактерий и микроорганизмов. При подходе транспорта в разрешенное место (вне населенных пунктов) слива обеззараженных стоков ЭВМ 9 через блок 10 электронных коммутаторов подает электрический сигнал на включение откачного насоса 7.1 устройства 7 сброса обеззараженных туалетных стоков. При этом насос 7.1 откачивает через обеззараживатель 5 пастеризованные стоки и освобождает содержимое бака 4 на ходу распылением через открытый клапан 7.2 и распылитель 7.3 его обеззараженного содержимого на обочину дороги. На станции остановки или стоянки транспорта освобождение емкости бака 4 производится путем выкачки его обеззараженного содержимого через патрубок 7.4 ассенизаторскими машинами при открытом запорном устройстве 7.5. На стоянках или длительных остановка транспорта возможен слив обеззараженных стоков бака 4 в местную канализацию путем установки транспорта над канализационным люком, ручного отвертывания пробки 7.6 и слива самотеком из сливного отверстия в днище бака 4 обеззараженных стоков.
Полезная модель разработана на уровне технического предложения и экспериментального образца диспергатора для обеззараживания туалетных стоков термомеханическим нагревом.
Источники информации:
1. US 5214807, МПК: B61D 35/00, 1993
2. RU 2316632, МПК: B61D 35/00, 2005
3. RU 24980, МПК: B61D 35/00, 2002
4. RU 34479, МПК: B61D 35/00, 2002
5. RU 84808, МПК: B61D 35/00, 2009
6. RU 96827, МПК: B61D 35/00, 2010
7. Внутренне трение. Большая советская энциклопедия. М:, Издательство БСЭ, Т.5, с.162, ст.474
8. Внутренне трение текучих сред. Большая советская энциклопедия. М:, Издательство БСЭ, Т.5, с.604, ст.1800
9. RU 2128522, МПК: А61L 1/00, 1999
10. RU 2295978, МПК: A61L 11/00, 2004
11. RU 2339404, МПК: A61L 11/00, 2006
12. RU 2003100887, B01F 7/28, 2003
13. RU 2002104996, B01F 7/00, B01F 7/28, 2002
14. RU 2001134924, B01F 7/28, B01F 7/00, 2001
15. RU 2267348, B01F 7/00, 2004
16. RU 2223013, A23N 17/00, А23К 1/00, 2001
17. RU 91040, B61D 35/00, 2009