ВАКУУМНАЯ ТУАЛЕТНАЯ СИСТЕМА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
VACUUM WATER-CLOSET SYSTEM OF TRANSPORT FACILITY

Изобретение относится к санитарно-гигиеническому оборудованию на транспорте, в частности к вакуумным туалетным системам, и может быть использовано на железнодорожном транспорте, например в железнодорожных пассажирских вагонах.
Уровень техники
Из описания к патенту США №5007117, кл. Е03D 11/00, опубл. 16.04.91 г. [1], 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, с которым связаны клапаны на трубопроводах. Недостатком вакуумной туалетной системы [1] является то, что в баке-накопителе во все время эксплуатации устройства должно поддерживаться пониженное, по сравнению с окружающей атмосферой, давление. Это приводит к повышенному расходу энергии, потребляемой вакуумной установкой.
Из описания к патенту США №5732417, кл. Е03D 11/00, опубл. 31.03.98 г. [2], 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 [2] является то, что, как и в устройстве [1], вакуум в баке-накопителе в процессе эксплуатации должен поддерживаться непрерывно.
Из описания изобретения к патенту Российской Федерации RU 2250168, кл. В61D 35/00, опубл. 20.04.2005 г. [3], 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. 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 [3] является малый объем бака-накопителя.
Из описания полезной модели к патенту Российской Федерации RU 52794, кл. В61D 35/00, Е03F 1/00, опубл. 27.04.2006 г. [4], известна вакуумная туалетная система транспортного средства, включающая несколько туалетных кабин с установленными в них унитазами, устройство для подачи под давлением смывной воды, бак-накопитель, который соединен трубопроводом с каждым из унитазов, вакуумный насос, соединенный трубопроводом с баком-накопителем, и кнопку смыва, управляющую автоматикой. На трубопроводах установлены клапаны, связанные с кнопкой смыва. Бак-накопитель расположен в подвагонном пространстве и снабжен средствами подогрева. Для бесперебойной работы системы [4] требуется постоянно поддерживать вакуум в баке-накопителе. Во время опорожнения бака-накопителя туалетные кабины не могут нормально функционировать. Это сопряжено с неудобствами при эксплуатации системы и повышенным расходом энергии, потребляемой вакуумным насосом, что является недостатками данного технического решения.
Технический результат изобретения - экономия расхода энергии, потребляемой вакуумной установкой, и возможность нормального функционирования туалетных кабин во время операции опорожнения основного бака-накопителя.
Указанный технический эффект достигается в вакуумной туалетной системе транспортного средства, включающей несколько кабин с установленными в них унитазами и умывальниками, бак-накопитель, предназначенный для туалетных стоков, водяной бак, соединенный трубопроводами со средствами обмыва каждого из унитазов, с кранами умывальников и средствами обмыва раковин умывальников, вакуумную установку, соединенную трубопроводом с баком-накопителем, и автоматизированный блок управления, причем к каждому из унитазов и к каждому из умывальников присоединены промежуточные баки для накопления туалетных стоков, соединенные трубопроводами с баком-накопителем и с вакуумной установкой, на каждом из упомянутых трубопроводов установлены клапаны, связанные с автоматизированным блоком управления, бак-накопитель и упомянутые промежуточные баки для накопления туалетных стоков имеют патрубки с клапанами для впуска атмосферного воздуха, снабжены датчиками уровня туалетных стоков и датчиками давления, при этом каждый из унитазов и каждый из умывальников отделен от соответствующего промежуточного бака клапаном, а бак-накопитель снабжен выпускной трубой с концевым клапаном, при этом клапаны патрубков для впуска атмосферного воздуха в бак-накопитель, в промежуточные баки унитазов и умывальников, клапаны, отделяющие соответствующие промежуточные баки от унитазов и от умывальников, концевой клапан выпускной трубы бака-накопителя, а также датчики уровня туалетных стоков и датчики давления, установленные в баке-накопителе, в промежуточных баках унитазов и в промежуточных баках умывальников, связаны с автоматизированным блоком управления, причем в каждой из кабин установлены кнопки, предназначенные для включения средств обмыва унитазов и средств обмыва раковин умывальников.
Предусмотрены следующие частные случаи выполнения изобретения.
В туалетных кабинах дополнительно установлены писсуары, средства обмыва которых соединены трубопроводами с водяным баком, писсуары имеют промежуточные баки для накопления туалетных стоков, соединенные трубопроводами с баком-накопителем, при этом каждый из упомянутых промежуточных баков отделен клапаном от писсуара, снабжен патрубком с клапаном для впуска в него атмосферного воздуха, датчиками уровня стоков и датчиком давления, а на упомянутых трубопроводах установлены клапаны, причем клапаны, отделяющие промежуточные баки от писсуаров, клапаны патрубков впуска атмосферного воздуха в промежуточные баки, датчики уровня туалетных стоков и датчики давления в промежуточных баках связаны с автоматизированным блоком управления, при этом в каждой из туалетных кабин дополнительно установлена кнопка, предназначенная для приведения в действие средства обмыва писсуаров и удаления из них туалетных стоков, которая связана с автоматизированным блоком управления.
Бак-накопитель, предназначенный для туалетных стоков, расположен в подвагонном пространстве транспортного средства.
Бак-накопитель дополнительно снабжен автономной жидкостной и/или электрической системами подогрева.
В каждой из туалетных кабин установлены датчики, сигнализирующие о присутствии пользователя в кабине, которые связаны с автоматизированным блоком управления.
Отношение объема бака-накопителя к объему каждого из промежуточных баков составляет от 100 до 200.
Существо предлагаемого изобретения поясняется чертежами.
Фиг.1 - общий вид системы, схема.
Фиг.2 - туалетная кабина, дополненная писсуаром, увеличено.
На чертежах использованы следующие цифровые обозначения узлов и деталей.
1. Туалетные кабины.
2. Унитазы.
3. Умывальники.
4. Бак-накопитель, предназначенный для туалетных стоков.
5. Водяной бак.
6. Трубопроводы, соединяющие водяной бак 5 со средствами 7 обмыва унитазов 2.
7. Средства обмыва унитазов 2.
8. Трубопроводы, соединяющие водяной бак 5 с кранами умывальников 3 и средствами 10 обмыва их раковин.
9. Краны умывальников 3.
10. Средства обмыва раковин умывальников 3.
11. Клапаны, установленные на трубопроводах 6, соединяющих водяной бак 5 со средствами 7 обмыва унитазов.
12. Клапаны, установленные на трубопроводах 8, соединяющих водяной бак 5 со средствами 10, предназначенными для обмыва раковин умывальников 3.
13. Вакуумная установка.
14. Трубопровод, соединяющий вакуумную установку 13 с баком-накопителем 4.
15. Автоматизированный блок управления.
16. Промежуточные баки унитазов.
17. Промежуточные баки умывальников.
18. Трубопроводы, соединяющие промежуточные баки 16 унитазов 2 с баком-накопителем 4.
19. Трубопроводы, соединяющие промежуточные баки 17 умывальников 3 с баком-накопителем 4.
20. Трубопроводы, соединяющие промежуточные баки 16 унитазов 2 с вакуумной установкой 13.
21. Трубопроводы, соединяющие промежуточные баки 17 умывальников 3 с вакуумной установкой 13.
22. Клапаны, установленные на трубопроводах 18.
23. Клапаны, установленные на трубопроводах 19.
24. Клапаны, установленные на трубопроводах 20.
25. Клапаны, установленные на трубопроводах 21.
26. Полости в нижней части раковин умывальников 3.
27. Патрубки для впуска атмосферного воздуха в промежуточные баки 16 унитазов 2.
28. Клапаны, установленные на патрубках 27.
29. Патрубки для впуска атмосферного воздуха в промежуточные баки 17 умывальников 3.
30. Клапаны, установленные на патрубках 29.
31. Датчики уровня стоков, установленные в баке-накопителе 4.
32. Датчики уровня стоков, установленные в промежуточных баках 16 унитазов 2.
33. Датчики уровня стоков, установленные в промежуточных баках 17 умывальников 3.
34. Датчик давления, установленный в баке-накопителе 4.
35. Датчики давления, установленные в промежуточных баках 16 унитазов 2.
36. Датчики давления, установленные в промежуточных баках 17 умывальников 3.
37. Датчики, сигнализирующие о присутствии пользователя в туалетной кабине 1.
38. Клапаны, отделяющие унитазы 2 от промежуточных баков 16 унитазов 2.
39. Клапаны, отделяющие умывальники 3 от промежуточных баков 17 умывальников 3.
40. Выпускная труба бака-накопителя 4.
41. Концевой клапан выпускной трубы 40.
42. Патрубок для впуска атмосферного воздуха в бак-накопитель 4.
43. Клапан, установленный на патрубке 42.
44. Клапан, установленный на трубопроводе 14, соединяющем вакуумную установку 13 с баком-накопителем 4.
45. Кнопки, предназначенные для включения средств 7 обмыва унитазов 2 и удаления из них туалетных стоков.
46. Кнопки, предназначенные для включения средств 10 обмыва раковин умывальников 3 и удаления из них туалетных стоков.
47. Писсуары, установленные в туалетных кабинах 1.
48. Средства обмыва писсуаров 47.
49. Трубопроводы, соединяющие средства 48 обмыва писсуаров 47 с водяным баком 5.
50. Клапаны на трубопроводах 49.
51. Промежуточные баки писсуаров 47.
52. Трубопроводы, соединяющие промежуточные баки 51 писсуаров 47 с баком-накопителем 4.
53. Клапаны, установленные на трубопроводах 52.
54. Трубопроводы, соединяющие промежуточные баки 51 писсуаров 47 с вакуумной установкой 13.
55. Клапаны, установленные на трубопроводах 54.
56. Патрубки для впуска атмосферного воздуха в промежуточные баки 51 писсуаров 47.
57. Клапаны, установленные на патрубках 56.
58. Клапаны, отделяющие промежуточные баки 51 от писсуаров 47.
59. Датчики уровня стоков в промежуточных баках 51 писсуаров 47.
60. Датчики давления в промежуточных баках 51 писсуаров 47.
61. Кнопка, предназначенная для приведения в действие средства 48 обмыва писсуаров 47 и удаления из них стоков.
Как показано на фиг.1, в предпочтительном варианте выполнения предлагаемая вакуумная туалетная система включает кабины 1 с установленными в них унитазами 2 и умывальниками 3. Ниже туалетных кабин 1 под полом транспортного средства расположен бак-накопитель 4, предназначенный для туалетных стоков, а над туалетными кабинами 1 находится водяной бак 5, соединенный трубопроводами 6 со средствами 7 обмыва унитазов 2, трубопроводами 8 с кранами 9 каждого из умывальников 3 и со средствами 10 обмыва раковин умывальников 3. На трубопроводах 6 установлены клапаны 11, а на трубопроводах 8 установлены клапаны 12. Система включает вакуумную установку 13, соединенную трубопроводом 14 с баком-накопителем 4, и автоматизированный блок 15 управления. К каждому из унитазов 2 в нижней части его чаши присоединен промежуточный бак 16, а к раковине каждого из умывальников 3 в нижней ее части присоединен промежуточный бак 17. Промежуточные баки 16 и 17 соединены соответственно трубопроводами 18 и 19 с баком-накопителем 4 и соединены соответственно трубопроводами 20 и 21 с вакуумной установкой 13. На каждом из упомянутых трубопроводов установлены клапаны. На трубопроводах 18 и 19 установлены клапаны 22 и 23, а на трубопроводах 20 и 21 установлены клапаны 24 и 25 соответственно. В нижней части раковины умывальника 3 выполнена небольшая полость 26 для накопления стоков. Промежуточные баки 16 и 17 имеют патрубки 27 и 29, снабженные клапанами 28 и 30 соответственно. Патрубки 27 и 29 предназначены для впуска в промежуточные баки 16 и 17 атмосферного воздуха. Клапаны 22, 23, 24, 25, 28 и 30 связаны с автоматизированным блоком 15 управления. Помимо этого бак-накопитель 4 и промежуточные баки 16 и 17 снабжены датчиками 31, 32 и 33 уровня туалетных стоков соответственно и датчиками 34, 35 и 36 давления соответственно. В туалетных кабинах 1 могут быть установлены связанные с автоматизированным блоком 15 управления датчики 37, сигнализирующие о присутствии пользователя в данной кабине 1. Датчики 31-37 связаны с автоматизированным блоком 15 управления. Каждый из унитазов 2 отделен от соответствующего промежуточного бака 16 клапаном 38 и каждый из умывальников 3 отделен от соответствующего промежуточного бака 17 клапаном 39. Бак-накопитель 4 снабжен выпускной трубой 40 с концевым клапаном 41 и патрубком 42, который имеет клапан 43, предназначенный для впуска в бак-накопитель 4 атмосферного воздуха. Кроме того, на трубопроводе 14, соединяющем вакуумную установку 13 с баком-накопителем 4, установлен клапан 44. При этом концевой клапан 41 выпускной трубы 40 бака-накопителя 4, клапан 44, установленный на трубопроводе 14, соединяющем вакуумную установку 13 с баком-накопителем 4, клапаны 28 и 30, установленные на патрубках 27 и 29, предназначенных для впуска в промежуточные баки 16 и 17 атмосферного воздуха, клапан 43 патрубка 42, предназначенного для впуска атмосферного воздуха в бак-накопитель 4, также связаны с автоматизированным блоком 15 управления.
В каждой из туалетных кабин 1 установлены кнопка 45, предназначенная для включения средства 7 обмыва унитаза 2 и удаления из него туалетных стоков, и кнопка 46, предназначенная для включения средства обмыва раковины умывальника 3 и удаления из нее туалетных стоков.
В случае выполнения изобретения с дополнительной установкой писсуаров 47 в туалетных кабинах 1 каждый из писсуаров 47 снабжен средством 48 обмыва, которое соединено с водяным баком 5 трубопроводами 49, имеющими клапаны 50. К каждому писсуару 47 присоединен промежуточный бак 51, предназначенный для туалетных стоков и соединенный трубопроводом 52 с баком-накопителем 4. На каждом трубопроводе 52 установлен клапан 53. Промежуточный бак 51 каждого из писсуаров 47 соединен с вакуумной установкой 13 трубопроводом 54, на котором установлен клапан 55. На каждом из промежуточных баков 51 установлен патрубок 56, предназначенный для впуска атмосферного воздуха в промежуточный бак 51. На каждом патрубке 56 установлен клапан 57. В месте соединения каждого из писсуаров 47 с промежуточным баком 51 установлен клапан 58. Каждый из промежуточных баков 51 снабжен датчиками 59 уровня стоков и датчиком 60 давления. Клапаны 50, 53, 55, 57 и 58, а также датчики 59 и 60 связаны с автоматизированным блоком 15 управления. В каждой из туалетных кабин 1 дополнительно установлена кнопка 61, предназначенная для приведения в действие средств 48 обмыва писсуаров 47 и удаления из них стоков, которая связана с автоматизированным блоком 15 управления.
Бак-накопитель 4 может быть установлен в подвагонном пространстве транспортного средства и дополнительно снабжен автономной жидкостной и/или электрической системами подогрева.
Связь всех перечисленных выше датчиков и приводов клапанов с автоматизированным блоком 15 управления осуществляется с помощью радиосвязи или по электрическим проводам или другими известными способами.
Предлагаемая туалетная система работает следующим образом.
Перед отправлением по маршруту водяной бак 5 вакуумной туалетной системы транспортного средства должен быть заполнен водой на станции экипировки. В промежуточных баках 16, 17 и 51 соответственно унитазов 2, умывальников 3 и писсуаров 47 с помощью вакуумной установки 13 при открытых клапанах 24, 25 и 55 на трубопроводах 20, 21 и 54 (все остальные клапаны системы должны быть закрыты) понижают давление примерно до 0,5 бар.
В процессе эксплуатации транспортного средства унитазы 2, писсуары 47 туалетных кабин 1 естественно периодически наполняются отходами жизнедеятельности, а умывальники 3 периодически используются для умывания. После отправления естественных потребностей пользователь нажимает связанную с автоматизированным блоком 15 управления кнопку 45, в результате чего по команде автоматизированного блока 15 управления открывается клапан 11 на трубопроводе 6, осуществляется обмыв унитаза 2, одновременно открывается клапан 38, отделяющий унитаз 2 от промежуточного бака 16, и под действием вакуума осуществляется перемещение туалетных стоков из унитаза 2 в промежуточный бак 16. Для умывания пользователю достаточно открыть кран 9 умывальника 3. После умывания пользователь нажимом на кнопку 46, связанную с автоматизированным блоком 15 управления, открывает клапан 39, отделяющий полость 26, находящуюся в нижней части раковины умывальника 3, и туалетные стоки, скопившиеся перед этим клапаном, под действием вакуума перетекают в промежуточный бак 17 умывальника. Одновременно (или с некоторой задержкой после открытия клапана 39) открывается клапан 12 на трубопроводе 8 и производится промывка раковины умывальника 3 и удаление туалетных стоков в промежуточный бак 17 умывальника 3. После этого клапаны 12 и 39 закрываются. Аналогично, после пользования писсуаром 47 в результате нажатия кнопки 61 открываются клапан 50 на трубопроводе 49 и клапан 58, отделяющий писсуар 47 от промежуточного бака 51, в результате чего осуществляется перемещение туалетных стоков из писсуара 47 в промежуточный бак 51 и обмыв внутренних стенок раковины писсуара 47. После этого клапаны 50 и 58 закрываются. Следует указать, что перед каждым перемещением туалетных стоков в промежуточные баки 16, 18 и 51 с помощью вакуумной установки 13 в этих промежуточных баках устанавливается пониженное давление (около 0,5 бар). После многократных (10- или 15-кратных) описанных выше операций удаления туалетных стоков из унитазов 2, раковин умывальников 3 и писсуаров 47 соответствующие промежуточные баки наполняются и по сигналам, поступающим на автоматизированный блок 15 управления от датчиков 32, 33 или 59 уровня, установленных в промежуточных баках 16, 17 или 51, открываются клапаны 28, 30 и 57 на патрубках 27, 29 и 56, затем открываются клапаны 22, 23 и 52. В результате под действием вакуума осуществляется перемещение туалетных стоков из промежуточных баков 16, 17 и 51 в бак-накопитель 4.
Во время следования поезда и на остановках у входа свободной туалетной кабины 1 постоянно светится надпись "свободно". В момент входа пользователя в кабину датчик 37 передает об этом сигнал на автоматизированный блок 15 управления и надпись у входа автоматически сменяется на "занято", а после того как пользователь покинет кабину - вновь возникает надпись "свободно". В том случае, если пользователь перед выходом из туалетной кабины 1 не включил с помощью кнопок 45, 46 или 61 средства обмыва унитаза 2, раковины умывальника 3 или писсуара 47, то по команде с автоматизированного блока 15 управления на определенное время открываются клапаны 11, 12 и 50, а также клапаны 38, 23 и 58 и производятся в автоматическом режиме освобождение от туалетных стоков и промывка упомянутых агрегатов.
После прибытия в пункт экипировки осуществляют опорожнение основного бака-накопителя 4. Для этого соединяют выпускную трубу 40 с приемной трубой емкости для сбора туалетных стоков (эта емкость и ее приемная труба на фиг.1 не показаны) и после открытия клапана 43, установленного на патрубке 42, и концевого клапана 41 выпускной трубы 40 выкачивают содержимое бака-накопителя 4. После этого, проведя осмотр и ремонтно-профилактические работы, заправляют водяной бак 5. Теперь система вновь готова к эксплуатации.
Важно отметить, что во время опорожнения бака-накопителя 4 и необходимых ремонтно-профилактических работ, благодаря наличию в системе промежуточных баков 16, 17 и 51, полностью сохраняются функции туалетных кабин 1, что позволяет в этот период многократно использовать их по назначению. Кроме того, предлагаемая туалетная система позволяет поддерживать вакуум в баке-накопителе 4 только в периоды перекачивания в него туалетных стоков из промежуточных баков 16, 17 и 51, что вследствие большого отношения (от 100 до 200) объема бака-накопителя 4 к объему каждого из промежуточных баков 16, 17 и 51 существенно снижает загруженность вакуумной установки 13.
Расчеты показывают, что применение на практике предлагаемой вакуумной туалетной системы обеспечит не менее 25% экономии энергии, потребляемой вакуумной установкой.