ОБОРУДОВАНИЕ ТУАЛЕТА "ОМЕГА-4"

Полезная модель относится к санитарно-техническому оборудованию для железнодорожного транспорта, конкретно к комплекту туалетного оборудования для сантехнического обеспечения пассажирских вагонов.
Известно оборудование туалета (RU 2109649, МПК: B61D 35/00, 1998; RU 2252169, МПК: B61D 35/00, 2005; RU 2250168, МПК: B61D 35/00, 2005; RU 2192976, МПК: B61D 35/00, 2002; RU 2316632, МПК: B61D 35/00, 2002; RU 5773, МПК: B61D 35/00, 1998; RU 600049, МПК: B61D 35/00, 2007; RU 60458, МПК: B61D 35/00, 2006; RU 60461, МПК: B61D 35/00, 2007; RU 64163, МПК: B61D 35/00, 2007; RU 60463, МПК: B61D 35/00, 2007; RU, 16275, МПК; B61D 35/00, 2000; RU 27038, МПК: B61D 35/00, 2002; RU 67042, МПК: B61D 35/00, 2007; RU 34479, МПК: B61D 35/00, 2002; RU 77232, МПК: B61D 35/00, 2008; Оборудование туалета «Омега-4», ТУ 3183-003-21315498-2005, ООО НПЦ «Экспресс», 2005), входящее в состав сантехнического оборудования пассажирских вагонов и содержащее не менее одного блока туалетного (унитаза) и электрически управляемой запорной арматурой для установки в туалетных комнатах пассажирского вагона, бак-накопитель с кронштейнами для подвески под полом вагона и с электроуправляемой арматурой для приема сливных вод с туалетных блоков и для опорожнения бака, блок контроля и управления оборудованием туалета, комплект монтажных трубопроводов и электрических кабелей для установки оборудования туалета в пассажирских вагонах железнодорожного транспорта.
Наиболее близким из известных технических решений к заявляемой полезной модели является оборудование туалета «Омега-4» (ТУ 3183-003-21315498-2005, ООО НПЦ «Экспресс», 2005), содержащее два туалетных блока (унитаза), бак-накопитель, систему контроля и управления оборудованием туалета, причем система контроля и управления оборудованием туалета состоит из блока управления и блока управления вакуумной установкой, предназначенной для вакуумирования бака-накопителя, туалетных блоков, каждый туалетный блок содержит унитаз с патрубками и электромагнитной запорной арматурой для подвода смывной воды и слива сточных вод, бак-накопитель сточных вод содержит кожух с ребрами жесткости, внутри которого с зазором установлена емкость с патрубками для подвода и откачки стоков, жидкостный обогреватель емкости и ее патрубков, зазор между стенками емкости и кожуха заполнен утеплителем, бак снабжен приспособлением для его подвески к днищу вагона.
При этом приспособление для подвески бака выполнено в виде кронштейнов, приваренных к верхней стороне емкости бака. Блок вакуумирования для откачки воздуха из бака накопителя и туалетных блоков содержит установленные в теплоизолированном корпусе вакуумный насос мембранного типа, электромагнитную запорную арматуру и систему отопления и охлаждения, соединенные по сигнальным и управляющим входам/выходам с электрическими контактами клеммной коробки, установленной на корпусе блока вакуумирования и выполненной с возможностью соединения ее многожильным кабелем с дистанционным блоком управления, установленном в технологическом купе вагона. Блок управления содержит микроЭВМ и цифровое индикаторное устройство, соединенные через АЦП и ЦАП соответственно с сигнальными и управляющими выходами (контактами электрических разъемов) электронного блока управления. Электрические разъемы электронного блока управления выполнены с возможностью соединения их (многожильными кабелями и/или кабелями с элементами гальванической развязки, например на оптронах) с сигнальными и исполнительными элементами туалетных блоков и бака накопителя.
Недостатком известного оборудования туалета, поставляемого для монтажа сантехники на пассажирских вагонах железнодорожного транспорта, является недостаточная надежность, обусловленная:
- возможностью разгерметизации жидкостной системы обогрева бака;
- зависимостью жидкостной системы обогрева бака от исправности внешних источников тепла (теплообменника, водонагревателя вагона, трубопроводов и запорной арматуры системы водоснабжения вагона);
- необходимостью разгерметизации бака-накопителя в пути дальнего следования для сброса сточных вод из-за относительно малой емкости существующих баков - накопителей пассажирских вагонов;
- невозможностью визуального контроля наполнения бака-накопителя при полном или частичном выходе из стоя электрической системы контроля и управления туалетной системой;
- ложными срабатываниями вакуумного блока и туалетной системы в целом, связанные с возможными изменениями давления в вакуумной магистрали при вибрациях, возникающих при движении вагона.
Технической задачей полезной модели является устранение недостатков прототипа и, в первую очередь, повышение надежности работы туалетной системы пассажирских вагонов дальнего следования.
Техническим решением, обеспечивающим выполнение поставленной задачи, является:
- дублирование обогрева бака различными видами источников тепла;
- визуальное дублирование контроля уровня жидкости в баке-накопителе;
- увеличение емкости бака-накопителя, исключающее необходимость разгерметизации последнего или уменьшающее количество его разгрузок в пути следования железнодорожного транспорта;
- пневматическое сглаживание бросков давления в вакуумном блоке, связанных со случайными изменениями давления в вакуумной магистрали, возникающими при движении вагона.
Выполнение заявленного технического результата и, как следствие, решение поставленной задачи достигается тем, что оборудование туалета, содержащее два туалетных блока, бак-накопитель, систему контроля и управления оборудованием туалета, причем система контроля и управления оборудованием туалета содержит блок управления и блок управления вакуумной установкой, предназначенной для вакуумирования бака-накопителя, вакуумных магистралей и туалетных блоков; каждый туалетный блок содержит унитаз с патрубками и электромагнитной запорной арматурой для подвода смывной воды и слива сточных вод, бак-накопитель сточных вод содержит кожух с ребрами жесткости, внутри которого с зазором установлена емкость с патрубками для подвода и откачки стоков, жидкостный обогреватель емкости и ее патрубков, зазор между стенками емкости и кожуха заполнен утеплителем, бак снабжен приспособлением для его подвески к днищу вагона, согласно полезной модели оно дополнительно содержит электрический обогреватель емкости и патрубков бака-накопителя, бак оснащен отсеком, в котором установлена контрольно-измерительная аппаратура, снабженная электрическим разъемом для соединения электрическим кабелем с блоком управления системы контроля и управления оборудованием туалета, блок вакуумирования выполнен с возможностью сглаживания скачков давления, а приспособление для подвески - с возможностью крепления под днищем вагона бака с емкостью до тысячи литров и перевозки сточных вод весом до единиц тонн.
При этом жидкостный обогреватель содержит пустотелую раму, смонтированную под днищем емкости бака, трубопроводы обогрева, обвитые вокруг патрубков емкости бака, и электроуправляемую запорную арматуру для подвода теплоносителя в полость рамы через трубопроводы обогрева, а электрический обогреватель емкости бака выполнен в виде гибкого ленточного электронагревателя, проложенного в выемках рамы и между витками трубопровода обогрева. Контрольно-измерительная аппаратура, установленная в отсеке бака, содержит датчик температуры, датчик контроля уровня жидкости бака и индикаторное устройство в виде цифрового табло и/или вертикальной линейки светодиодов. Вакуумная установка выполнена с возможностью сглаживания скачков давления, содержит утепленный корпус, внутри которого установлены вакуумный насос мембранного типа, демпфер, датчик давления, датчик температуры, управляемый электронагреватель-терморезистор, воздушная система охлаждения, два электромагнитных клапана для продувки вакуумного насоса и вакуумирования бака-накопителя и туалетных блоков соответственно, причем воздушная система охлаждения включает два сквозных окна, вырезанных в теплозащитном корпусе блока вакуумирования, в одном из которых установлен приточный вентилятор; управляемый электронагреватель установлен под вакуумным насосом, датчик температуры - на корпусе вакуумного насоса, вакуумный насос соединен по входу через первый электромагнитный клапан, датчик давления и демпфер с патрубком откачки воздуха из бака накопителя и туалетных блоков, и через второй электромагнитный клапан с внутренней полостью корпуса вакуумной установки, электрические выводы вакуумного насоса, вентилятора, датчика давления, датчика температуры и электромагнитных клапанов соединены с клеммной коробкой, установленной на корпусе блока вакууммирования и выполненной с возможностью ее электрической связи многожильным кабелем с соответствующим электрическим разъемом электронного блока управления. Приспособление для подвески, выполненное с возможностью крепления под днищем вагона бака-накопителя с емкостью до тысячи литров и с возможностью перевозки сточных вод весом 1000 кг содержит раму с кронштейнами подвески, смонтированную в верхней части бака, выполненную в виде продольных и поперечных балок, при этом продольные балки продеты и закреплены в проушинах монтажных стоек, нижние части которых жестко прикреплены к нижнему основанию емкости бака, а верхние - выведены наружу через верхнее основание емкости и кожух, а кронштейны дополнительно связаны с наружными ребрами жесткости бака.
Введение дополнительно к жидкостному обогревателю электрического обогревателя емкости и патрубков бака накопителя позволяет повысить надежность оборудования туалета за счет резервирования обогрева бака. Оснащение бака-накопителя отсеком, в котором установлена контрольно-измерительная аппаратура, включающая электронные и визуальные индикаторы, обеспечивающие соответственно дистанционное (на индикаторе блока управления) и местное (непосредственно на баке) наблюдение уровня накоплений в баке позволяет повысить надежность работы оборудования туалета за счет дублирования контроля и предотвращения необоснованного отключения работы санитарных блоков. Выполнение приспособления подвески в виде рамы с кронштейнами, смонтированной в верхней части бака, выполненной в виде продольных и поперечных балок, при этом продольные балки продеты и закреплены в проушинах монтажных стоек, нижние части которых жестко прикреплены к нижнему основанию емкости бака, а верхние - выведены наружу через верхнее основание емкости позволяет усилить подвеску и прочность конструкции баков, использовать емкости с более тонкими стенками, снизить вес, увеличить объем бака. При этом увеличивается надежность работы оборудования туалетной системы не только за счет увеличения прочности бака, но и за счет увеличения его емкости, уменьшающей вероятность переполнения баков-накопителей в пути следования поезда и отключения туалетной системы.
На фиг.1 представлена функциональная схема оборудования туалетной системы в собранном состоянии, на фиг.2 - приспособление усиленной конструкции для подвески бака - накопителя, на фиг.3 - функциональная схема блока вакуумирования, фиг.4 - рисунок, поясняющий конструкцию комбинированной системы подогрева емкости бака.
Оборудование туалета содержит два туалетных блока 1, бак-накопитель 2, систему контроля и управления оборудованием туалета, включающую блок 3 управления и блок 4 вакуумирования для откачки воздуха из бака-накопителя 2 и туалетных блоков 1. Каждый туалетный блок 1 содержит унитаз с патрубками 1.1, электромагнитной запорной арматурой 1.2 для подвода смывной воды и слива сточных вод и кнопку 1.3 управления. Бак-накопитель 2 сточных вод содержит кожух 2.1 с ребрами жесткости. Внутри кожуха 2.1 с зазором установлена емкость 2.2. Емкость 2.2 снабжена патрубками 2.3, 2.4, 2.5 для подвода в бак 2 стоков, откачки из бака 2 стоков и вакуумирования емкости 2.2 соответственно. Емкость 2.2 и ее патрубки 2.3, 2.4 снабжены комбинированным обогревателем (Фиг.4), включающим жидкостный обогреватель 2.6 емкости и электрический обогреватель 2.7. Жидкостный обогреватель 2.6 содержит: пустотелую раму 2.8, смонтированную под днищем емкости 2.2 бака 2; трубопроводы 2.9 обогрева, обвитые вокруг патрубков 2.4, 2.5 емкости 2.2 бака 2 для подвода теплоносителя от теплообменника системы отопления вагона (на фигурах не показано) в полость рамы 2.8 через трубопроводы 2.9 обогрева патрубков 2.3, 2.4. Электрический обогреватель 2.7 емкости 2.2 бака 2 выполнен в виде гибкого ленточного электронагревателя, проложенного в выемках рамы 2.8 и между витками трубопровода 2.9 обогрева. Полость между внешними стенками емкости 2.2 (Фиг.1) и внутренними стенками кожуха 2.1 заполнено утеплителем 2.10, например пенопластом. В торцевой части бака 2 выполнен отсек 2.11, в котором установлена контрольно-измерительная аппаратура 2.12, снабженная электрическим разъемом для соединения электрическим кабелем с блоком 3 управления системы контроля и управления оборудованием туалета. Контрольно-измерительная аппаратура 2.12 содержит датчик температуры, прибор контроля уровня жидкости в емкости бака и индикаторное устройство в виде цифрового табло и/или вертикальной линейки светодиодов (на фигурах не показано). С противоположной торцевой стороны бака 2 выполнен смотровой люк 2.13 прямоугольной или круглой формы. С верхней стороны бака 2 установлено приспособление 5 для подвески (фиг.2), выполненное с возможностью крепления под днищем вагона бака-накопителя 2 с емкостью до тысячи литров и с возможностью перевозки сточных вод весом до единиц тонн. Оно содержит раму 5.1 с кронштейнами 5.2 подвески и подвесные монтажные стойки 5.3 с проушинами 5.6. Рама 5.1 выполнена в виде продольных 5.4 и поперечных 5.5 балок. Продольные балки 5.4 продеты и закреплены в проушинах 5.6 подвесных монтажных стоек 5.5. Нижние стойки 5.5 жестко прикреплены к нижнему основанию емкости 2.2 бака 2, а верхние части - выведены наружу через верхнее основание емкости 2.2 и кожух 2.1, образуя жесткую и легкую конструкцию подвески 5. Кронштейны 5.2 связаны с наружными ребрами жесткости кожуха 2.1 Патрубок 2.5 бака 2 выполнен с возможностью соединения (трубопроводами, входящими в комплект поставки туалетного оборудования «Омега-4) внутренней полости емкости 2.2 бака 2 с входом 4.1 блока 4 вакуумирования. Блок 4 вакуумирования (фиг.3) выполнен с возможностью сглаживания скачков давления и содержит утепленный корпус 4.2. Внутри корпуса 4.2 установлены вакуумный насос 4.3 мембранного типа, демпфер 4.4, датчик 4.5 давления, датчик 4.6 температуры, управляемый электронагреватель 4.7 - терморезистор, воздушную систему 4.8 охлаждения, два электромагнитных клапана 4.9, 4.10 для продувки вакуумного насоса и вакуумирования бака-накопителя и туалетных блоков соответственно. Воздушная система 4.8 охлаждения включает два сквозных окна 4.11, 4.12, вырезанных в теплозащитном корпусе 4.2 блока 4 вакуумирования, в одном из которых установлен приточный вентилятор 4.13. Под вакуумным насосом 4.3 установлен управляемый электронагреватель 4.7, а на корпусе вакуумного насоса 4.3 установлен датчик 4.6 температуры. Вход вакуумного насоса 4.3 соединен через электромагнитный клапан 4.9, датчик 4.5 давления и демпфер 4.4 с входной арматурой 4.1 для откачки воздуха из бака 2 накопителя и туалетных блоков 1 и через электромагнитный клапан 4.10 с внутренней полостью корпуса 4.2 вакуумного блока 4. Электрические выводы вакуумного насоса 4.3, вентилятора 4.13, датчика 4.5 давления, датчика 4.6 температуры и электромагнитных клапанов 4.9, 4.10 соединены с клеммной коробкой 4.14, установленной на корпусе блока 4.2 вакуумирования. Электрические разъемы коробки 4.14 выполнены с возможностью электрического соединения ее контактов многожильным кабелем с соответствующим электрическим разъемом электронного блока 3 управления. Блок 3 управления содержит микроЭВМ 3.1 и цифровое индикаторное устройство 3.2, соединенные через АЦП и ЦАП (на фигурах не показано) с электрическими разъемами 3.3, 3.4. Электрические разъемы 3.3, 3.4 электронного блока управления выполнены с возможностью соединения их (многожильными кабелями и/или кабелями с элементами гальванической развязки, например на оптронах) с сигнальными и исполнительными элементами туалетных блоков 2 и бака-накопителя 2.
Указанное выше оборудование туалета в указанной выше комплектации и с комплектом трубопроводов, запорной арматуры и соединительных муфт поставляется на вагоностроительный или вагоноремонтный завод, например в ОАО «ТВЗ», г.Тверь. Вначале с помощью кронштейнов 5.2 навешивается бак 2 на направляющих балках, установленных под днищем вагона. Одновременно в туалетных кабинах вагона устанавливаются туалетные блоки 1, в тамбуре вагона подвешивается вакуумный блок 4, а в технологическом купе - блок 3 управления технологическим оборудованием. Далее измеряются расстояния между оборудованием 1-4, производится резка трубопроводов на отрезки требуемой длины, устанавливаются на них запорная арматура и соединительные элементы. Затем производится монтаж и соединение элементов 1-4 между собой и с системой жизнеобеспечения вагона (электропитанием, системой водоснабжения, теплоснабжения и вентиляции) по трубопроводному, так и по электрооборудованию. При этом за счет открытой сборки трубопроводной вакуумной магистрали, соединяющей блок 4 вакуумирования, туалетный блок 1 и емкость 2.2 бака 2 давление воздуха в магистрали устанавливается равным внешнему атмосферному давлению.
Работа собранного туалетного оборудования состоит в следующем. Включают питание туалетной системы. Блок 3 управления с заданным темпом обновления производит опрос датчиков контрольно-измерительной аппаратуры 2.12 бака-накопителя 2, блока 4 вакуумирования и туалетных блоков. Измеренные показания датчиков блок 3 сравнивает с заданными пороговыми значениями и вырабатывает сигналы управления вакуумным насосом 4.3 и запорной арматурой 1.2 туалетных блоков 1, запорной арматурной 2.10 бака накопителя 2, системой отопления 2.5, 4.8 бака 2 вакуумного блока 4 соответственно. При недостаточном давлении в баке 2, зафиксированном датчиком давления 4.5, блок 3 подает электропитание на вакуумный насос 4.3, закрывает запорную арматуру 4.10 и открывает запорную арматуру 4.9. Вакуумный насос 4.3 выкачивает воздух из бака 2 и соединительных трубопроводов (вакуумной магистрали) соединяющих вход патрубок 4.1 вакуумного блока 4 с полостью емкости 2.2 блока 2 и патрубком вакуумирования сточной трубы туалетного блока 1. При достижения требуемого уровня вакуума в баке 2 и вакуумной магистрали показания датчика давления 4.5 достигают предельного значения и блок 3 управления снимает напряжения питания с вакуумного насоса. После пользования туалетом пассажир нажимает на кнопку 1.3. При этом электрический сигнал с кнопки 1.3 подается на блок 3 управления. Блок 3 управления выдает управляющие сигналы на запорную арматуру 1.1 и на запорную арматуру 1.2 для подачи в унитаз обмывочной воды и для открытия стока туалетного блока 1. Под действием вакуума в баке 2 сточные воды из туалетного блока 1 стекают в бак 2. При этом в баке 2 снижается уровень вакуума. Датчик 4.5 вакуумного блока 4 фиксирует снижение вакуума и при очередном опросе блока 3 выдает сигнал на включение вакуумного насоса 4.3. Далее процесс функционирования туалетной системы повторяется. Аналогичным образом по опросу датчиков температуры и сравнения их показаний с пороговыми значениями блок 3 управляет работой нагревателя 4.7 приточного вентилятора 4.13 блока 3 вакуумирования, а также жидкостного 2.8 и электрического 2.7 нагревателей содержимого емкости 2.2 бака 2 накопителя. При переполнении бака емкости 2.2 бака 2 сточными водами срабатывает датчик предельного уровня контрольно-измерительного прибора 2.12. Одновременно загорается верхний светодиод индикаторного устройства прибора 2.12 на баке 2. При очередном опросе датчика уровня сигнал переполнения выдается на запорную арматуру 1.1 и 1.2 и туалетное оборудование отключается от источника водоснабжения и туалет закрывается на санитарно-техническое обслуживание и слива (на стоянке поезда и открытой 2.12 запорной арматуры) содержимого бака 2 через патрубок 2.4 с помощью внешнего вакуумного насоса отдельной транспортной машины. Случайные броски давления в вакуумной магистрали при тряске вагона в движении сглаживаются демпфером 4.4. Это позволяет исключить ложные срабатывания туалетной системы и повысить надежность ее работы. При срабатываний датчика уровня сточных вод возможен визуальный контроль по свечению линейки светодиодов на индикаторном устройстве бака 2. Одновременно текущие значения показаний датчиков параметров и состояние исполнительных элементов 1-4 туалетного оборудования отображается на экране индикатора 3.2 блока 3 управления.
Полезная модель разработана на уровне конструкторской документации и опытных образцов комплектующих изделий модернизированной туалетной системы «ОМЕГА-4». Опытные испытания усиленной подвески 5 показали увеличение надежности работы оборудования туалетной системы не только за счет увеличения прочности бака, но и за счет увеличения его емкости, уменьшающей вероятность переполнения баков-накопителей в пути следования поезда и несвоевременного отключения туалетной системы.