Туалетная система "Омега -7"
OMEGA-7 TOILET SYSTEM

Область техники
Изобретение относится к санитарно-техническому оборудованию, преимущественно для транспортных средств.
Уровень техники
Известен водосберегающий туалет /RU 2670938   С9/, содержащий унитаз, использующий сливную воду умывальника  в качестве обмывочной воды чаши унитаза, накопитель смывных вод высокого гидродавления, электронный блок  управления с кнопкой  смыва, накопитель  смывных вод (дозатор) снабженный патрубком для подвода сжатого воздуха, патрубок с соединительной муфтой  для подвода смывных вод с умывальника, П-образную соединительную трубу для подвода обмывочной воды к коллектору унитаза, дозатор установленный на трубе подачи сжатого воздуха и по управляющему входу соединен с кнопкой смыва через электронный блок управления.
Данный водосберегающий туалет работает следующим образом.
При открывании крана умывальника, например, в процессе мойки или стирки в раковине умывальника, сточные воды  стекают вниз по патрубку через обратный клапан, проникают в емкость накопителя, заполняя его водами умывальника. После использования унитаза  пользователь нажимает кнопку «смыв» на дозаторе. При этом реле дозатора  на время τ открывает заслонку клапана. При этом импульс воздуха высокого давления Р через патрубок  попадает в полость накопителя  и выдавливает через П-образную трубу в унитаз под высоким давлением Р смывную воду объемом ΔV, достаточную для удаления фекалий пользователя и очистки унитаза. При недостатке воды в накопителе пользователь открывает кран умывальника и наполняет емкость накопителя.
Недостатком известного водосберегающего туалета
является недостаточная надежность системы, отсутствие полной автоматизации смывного процесса, не всегда есть в дозаторе смывная вода с умывальника, при ее отсутствии необходимо открывать вручную кран умывальника (подача и расход смывной воды зависит от человеческого фактора) и визуально контролировать появление воды в чаше унитаза.
Не предусмотрено удаление фекальных отходов из чаши унитаза в бак накопитель.
Задачей и техническим результатом
изобретения является повышение надежности и автоматизация работы туалета для железнодорожного транспорта.
Сущность изобретения
Достижение заявленного технического результата и, как следствие, решение указанной технической задачи обеспечивается тем, что туалетная система «Омега-7» содержит унитаз, кнопку смыва, электропневмораспределитель, электронный блок управления туалетом, смывную и сливную магистрали. Сливная магистраль содержит последовательно установленные на выходе унитаза один пережимной клапан, пневмовыдавливатель стоков унитаза, водяной затвор и муфту для соединения с баком – накопителем сточных вод. Смывная магистраль содержит водосберегающее устройство, соединенное по первому входу смывной воды через первый отсечной клапан с муфтой подключения умывальника, а по второму входу смывной воды через второй отсечной клапан с муфтой подключения водяной магистрали вагона. По выходу смывной воды оно через П-образную трубу соединено с коллектором унитаза, по пневмовходу – с первым пневмовыходом электропневмораспределителя сжатого воздуха, второй пневмовыход которого соединен с патрубком подачи сжатого воздуха в пережимной клапан. По третьему пневмовыходу электропневмораспределитель соединен с патрубком подачи сжатого воздуха в пневмовыдавливатель стоков унитаза. Четвертый пневмовыход электропневмораспределителя соединен с патрубком подачи сжатого воздуха в первый отсечной клапан, а пятый пневмовыход – с патрубком подачи сжатого воздуха во второй отсечной клапан. Управляющий вход электропневмораспределителя соединен через третий электрический выход электронного блока управления туалетом с кнопкой слива сточных вод. Первый электрический выход электронного блока управления соединен с входом первого отсечного клапана, а второй электрический выход – с входом второго отсечного клапана. По первому пневмовыходу электропневмораспределитель, соединен с патрубком подачи сжатого воздуха в емкость накопителя смывных вод. Вход электропневмораспределителя соединен по сжатому воздуху с муфтой подключения компрессора или пневмомагистрали вагона.
При этом электронный блок управления туалетом выполнен в виде контроллера или блока управляемых реле времени, отсечные клапаны – в виде электромагнитных клапанов, а электропневмораспределитель сжатого воздуха – в виде блока пневмомеханических или электромагнитных вентилей, задвижка «открыто-закрыто» которых, соединена с управляющим выходом электронноного блока управления.
Такое конструктивное исполнение туалетной системы «Омега-7» позволяет повысить надежность работы туалета, обеспечить ее безостановочную работу, обеспечить автоматическое  заполнение дозатора (в  случае отсутствия поступления воды из умывальника через первый отсечной клапан) через второй отсечной клапан из водяного бака вагона, исключается человеческий фактор вмешательства в процесс смыва унитаза.
Сливная магистраль,  содержащая последовательно установленные на выходе унитаза вертикально расположенный пережимной клапан, пневмовыдавливатель  стоков унитаза в виде конусообразной ёмкости, водяной затвор  и муфту  для соединения с баком накопителем сточных вод, позволяет уменьшить вероятность образования засоров за счет резкого увеличения смывного пневмодавления, повышения энергии выдавливания фекалий из смывной магистрали в бак накопитель (на фигурах не показан). Давление выдавливания стоков может регулироваться.
Указанные технические преимущества заявленного туалета позволили повысить надежность его работы, автоматизировать процесс обмыва туалета и транспортировки стоков унитаза в бак накопитель, уменьшить засоры в смывной магистрали.
Указанные технические преимущества заявленного туалета позволили повысить надежности его работы, уменьшить засоры, автоматизировать обмыв унитаза.
Раскрытие сущности изобретения
Сущность изобретения поясняется чертежами, представленными на фиг 1- фиг 5.
На фиг. 1 представлена функциональная схема туалетной системы «Омега- 7» производства НПЦ «Экспресс», на фиг. 2  представлена схема клапанной части туалетной системы «Омега- 7» (сливная магистраль), на фиг. 3 представлен сборочный чертеж блока унитаза туалетной системы «Омега- 7» (вид сбоку), на фиг. 4 представлен сборочный чертеж блока унитаза туалетной системы «Омега- 7» (вид сзади), на фиг. 5 представлен сборочный чертеж блока унитаза туалетной системы «Омега- 7» (вид сверху).
На фиг. 1- фиг. 5 позициями обозначены:
1 - Унитаз;
2 - Вход унитаза по смывным водам.
3 - Первый отсечной клапан.
4 - Водосберегающее устройство.
5 - Герметичная емкость накопителя смывных вод.
6 - П- образная труба.
7 - Умывальник.
8 - Второй отсечной клапан.
9 - Патрубок подачи сжатого воздуха.
10 - Сливная магистраль.
11 - Пережимной клапан.
12 - Пневмовыдавливатель стоков унитаза.
13 - Водяной затвор.
14 - Муфта соединения с баком накопителем сточных вод.
15 - Электропневмораспределитель сжатого воздуха.
16 - Электронный блок управления туалетом.
17 - Кнопка слива сточных вод.
18 - Патрубок подачи сжатого воздуха в пережимной клапан.
19 - Патрубок подачи сжатого воздуха в пневмовыдавливатель.
20 - Муфта подключения компрессора.
21 - Чаша умывальника.
22 - Муфта водяной магистрали вагона.
23 - Смывные воды.
24 - Патрубок подачи сжатого воздуха в первый отсечной клапан.
25 - Патрубок подачи сжатого воздуха во второй отсечной клапан.
26 - Кран умывальника.
Описание в статике
Согласно чертежам туалетная система «Омега-7» содержит унитаз 1, кнопку 17 смыва, электропневмораспределитель 15, электронный блок 16 управления туалетом, смывную 4 и сливную 10 магистрали. Сливная магистраль 10 содержит последовательно установленные на выходе унитаза 1 пережимной клапан 11, пневмовыдавливатель 12 стоков унитаза в виде конусообразной ёмкости, водяной затвор 13 и муфту 14 для соединения с баком накопителем сточных вод.
.
Смывная магистраль 4 содержит водосберегающее устройство, далее дозатор 5, выполненный в виде герметизированного бака – накопителя смывной воды, соединенного по первому входу смывной воды 23 через первый 3 отсечной клапан с муфтой подключения умывальника 7, а по второму входу смывной воды 23 через второй 8 отсечной клапан – с муфтой 22 подключения водяной магистрали вагона. Накопитель смывной воды 23 дозатора 5 выполнен в виде ёмкости объемом V ϵ {(1-10)∆V} и гидродавлением Рϵ{(2,..,3)∆Р}, где ∆V– минимальный объем порции воды, необходимой для очистки унитаза; ∆Р– минимально допустимое значение давления в емкости и в патрубках накопителя дозатора 5. Для уменьшения вероятности гидроразрыва и повышения коррозийной стойкости, накопитель смывных вод дозатора 5 выполнен сварным из нержавеющей стали 12Х18Н10Т толщиной 2 мм, объемом V = (3-8) л и гидродавлением Р = (6-9) бар. По выходу обмывочной воды 23 полость дозатора 5 соединена через П-образную трубу 6 с коллектором 2 унитаза 1. По входному сжатому воздуху полость водосберегающего устройства 4 соединена патрубком 9 с первым пневмовыходом электропневмораспределителя 15 сжатого воздуха, второй пневмовыход которого соединены с патрубком 18 подачи сжатого воздуха в пережимной клапан 11. По третьему пневмовыходу электропневмораспределитель 15, соединен с патрубком 19 подачи сжатого воздуха в пневмовыдавливатель 12 стоков унитаза 1. Четвертый пневмовыход электропневмораспределителя 15  соединен с патрубком 24 подачи сжатого воздуха в первый 3 отсечной клапан, а пятый пневмовыход – с патрубком 25 подачи сжатого воздуха во второй 8 отсечной клапан. Управляющий вход электропневмораспределителя 15 соединен через третий электрический выход электронного блока 16 управления туалетом с кнопкой 17 слива сточных вод. Первый электрический выход электронного блока 16 управления соединен с входом первого 3 отсечного клапана, а второй электрический выход – с входом второго 8 отсечного клапана. Вход электропневмораспределителя 15 соединен по сжатому воздуху с муфтой 20 подключения автономного компрессора или пневмомагистрали вагона.
Электронный блок 16 управления туалетом выполнен в виде контроллера или блока управляемых реле времени, первый 3 и второй 8 отсечные клапаны – в виде электромагнитного клапана, а электропневмораспределитель 15 сжатого воздуха - в виде блока пневмомеханических или электромагнитных вентилей, задвижка «открыто-закрыто» которых, соединена с управляющим выходом электронноного блока 16 управления.
Численное значение момента и времени открытия задвижек электропневмораспеределителя на подачу воздуха в полость дозатора 5, на пережимной клапан 11 и пневмовыдавливатель 12 фекалий определяется опытным и расчетным путем.
2
Так численное значение τ времени подачи воздуха в полость дозатора 5 водосберегающего устройства выбирается из условия
2
р
р
.
.
τ = ∆V(Р)/υ, υ = к(РS), ∆V(Р) ϵ {0.3-0.8}л
где: ∆V – доза смывной воды;
Р – численное значение гидродавления по критерию минимума затрат смывной воды для очистки унитаза 1;
р
3
υ –  скорость расхода смывной воды, дм/с;
2
S – суммарная площадь поперечного сечения обмывочных отверстий форсунок коллектора унитаза, дм;
к – экспериментальный коэффициент зависимости скорости расхода воды от давления Р и суммарной площади S поперечного сечения отверстий форсунок унитаза.
Описание в динамике
Предложенная туалетная система «Омега-7» работает следующим образом.
В исходном состоянии второй 8 отсечной клапан подачи воды от пневмомагистрали вагона нормально закрытый. Наполнение емкости накопителя дозатора 5 водой идет при открытом кране 26 умывальника 7 самотеком из его чаши 21 через первый 3 отсечной клапан (нормально открытый).
2
3
1
После использования унитаза 1 пользователь нажимает кнопку 17 «смыв». При этом электронный блок 16 управления закрывает первый 3 отсечной клапан и через электропневмораспределитель 15 открывает пережимной клапан 11 на выходе унитаза 1 и на время τ открывает заслонку на первом выходе электропневмораспределителя 15. При этом импульс воздуха высокого давления Р через патрубок 9 попадает в полость накопителя дозатора 5 и выдавливает через П-образную трубу 6 в унитаз 1 под высоким давлением Р смывную воду 23 объемом ∆V, достаточную для удаления фекалий пользователя и очистки унитаза 1. После обмыва унитаза 1 и перехода фекалий в полость пневмовыдавливателя 12 электронный блок 16 управления открывает первый 3 отсечной клапан, закрывает пережимной клапан 11  и на время τподает сжатый воздух через патрубок 19 в пневмовыдавливатель 12 для выдавливания фекалий через водяной затвор 13 и муфту 14 в полость бака накопителя туалетных стоков (на фигурах не показан). Закрытый пережимной клапан 11 блокирует дополнительно к водяному затвору 13 поступление зловонных запахов из бака накопителя в туалетное помещение. После вытеснения фекалий в бак накопитель туалетных стоков электронный блок 16 управления повторно открывает заслонку на первом выходе электропневмораспределителя 15 и подает сжатый воздух через патрубок 9 в полость дозатора 5 для вытеснения воды 23 через водяной коллектор 2, на долив чаши унитаза 1. В случае если емкость дозатора 5 воды менее  300мл электронный блок 16 управления открывает на время τ второй 8 отсечной клапан подачи воды для ее заполнения в объеме не менее 300мл.
Далее процесс работы туалета повторяется.
Промышленная применимость
Изобретение выполнено на уровне опытного образца под торговой маркой «Омега-7». Проведены его успешные испытания. Повысилась надежность работы туалета для железнодорожного транспорта. Одновременно за счет замены двух пережимных клапанов одним и исключения громоздкого разгрузочного устройства на 30% сократились габариты туалета с экономией на 18% пресной воды для обмыва чаши унитаза 1. Предложенную туалетную систему рекомендуется использовать на транспортных средствах и в помещениях, оснащенных компрессорами с рабочим давлением (6-10) бар.