ВАКУУМНАЯ ТУАЛЕТНАЯ СИСТЕМА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА
TRAIN VACUUM CLOSET SYSTEM

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. E03D 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 трубопроводами со средствами обмыва каждого из унитазов, вакуумную установку, соединенную трубопроводом с баком-накопителем, и автоматизированный блок управления, с которым связаны клапаны, установленные 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. E03D 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], в баке-накопителе непрерывно в процессе ее работы должно поддерживаться пониженное, по сравнению с атмосферным, давление (условно называемое вакуумом).
Из описания изобретения к патенту Российской Федерации RU 2250168, кл. B61D 35/00, опубл. 20.04.2005 г. [3] известна вакуумная туалетная система железнодорожного вагона, включающая несколько туалетных кабин с установленными в них унитазами, устройство для подачи воды для обмыва унитазов, 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. Для этого пришлось уменьшить размеры бака-накопителя, что ограничило количество смывов несколькими десятками. Последнее обстоятельство не позволяет 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. B61D 35/00, E03F 1/00, опубл. 27.04.2006 г. [4] известна вакуумная туалетная система транспортного средства, включающая несколько туалетных кабин с установленными в них унитазами, устройство подачи воды для обмыва унитазов, 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 вследствие отключения вакуумного насоса туалетные кабины не могут нормально функционировать. Таким образом, использование системы [4] сопряжено с отключением кабин на время опорожнения бака-накопителя и с 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 операций опорожнения бака-накопителя.
Указанный технический результат достигается в вакуумной туалетной системе железнодорожного вагона, включающей несколько туалетных кабин с установленными в каждой из них унитазом и умывальником, основной бак-накопитель и имеющий меньший объем промежуточный бак-накопитель, предназначенные для туалетных стоков и соединенные между собой трубопроводом, водяной бак, соединенный трубопроводами со средством обмыва каждого из унитазов, со средством обмыва раковины и с краном каждого из умывальников, вакуумную установку, соединенную трубопроводами с каждым из двух упомянутых баков-накопителей, и автоматизированный блок управления, причем каждый из унитазов и раковина каждого из умывальников соединены трубопроводами с промежуточным баком-накопителем, на каждом из упомянутых трубопроводов установлены клапаны, связанные с автоматизированным блоком управления, основной и промежуточный баки-накопители имеют датчики уровня туалетных стоков и датчики давления, основной бак-накопитель снабжен выпускной трубой с концевым клапаном, в каждой из кабин установлены две, связанные с автоматизированным блоком управления, кнопки, одна кнопка, инициирующая команды на обмыв унитаза и на удаление из него туалетных стоков, а другая кнопка, инициирующая команды на обмыв раковины умывальника и на удаление из нее туалетных стоков, основной и промежуточный баки-накопители имеют снабженные клапанами патрубки для впуска атмосферного воздуха, при этом концевой клапан выпускной трубы основного бака-накопителя, клапаны патрубков впуска атмосферного воздуха в основной и в промежуточный баки-накопители, а также датчики уровня туалетных стоков и датчики давления в обоих баках-накопителях связаны с автоматизированным блоком управления.
Предусмотрены следующие частные случаи выполнения изобретения.
В нескольких туалетных кабинах дополнительно установлены писсуары, имеющие средства обмыва, писсуары соединены трубопроводами с промежуточным баком-накопителем, а их средства обмыва соединены трубопроводами с водяным баком, на каждом из упомянутых трубопроводов установлены клапаны, связанные с автоматизированным блоком управления, при этом в каждой из туалетных кабин дополнительно установлены связанные с автоматизированным блоком управления кнопки, инициирующие команды на обмыв писсуаров и удаление из писсуаров туалетных стоков.
Основной и промежуточный баки-накопители, предназначенные для туалетных стоков, расположены в подвагонном пространстве.
Основной и промежуточный баки-накопители, предназначенные для туалетных стоков, снабжены автономными электрической и/или жидкостной системами подогрева.
В туалетных кабинах установлены датчики, сигнализирующие о присутствии пользователя в кабине, которые связаны с автоматизированным блоком управления.
Существо предлагаемого изобретения поясняется следующими чертежами
Фиг.1 - Общий вид системы, схема.
Фиг.2 - Туалетная кабина, увеличено.
На чертежах использованы следующие условные цифровые обозначения.
1. Туалетные кабины.
2. Унитазы.
3. Умывальники.
4. Основной бак-накопитель.
5. Промежуточный бак-накопитель.
6. Трубопровод, соединяющий основной и промежуточный баки-накопители.
7. Водяной бак.
8. Трубопроводы средств 9 обмыва унитазов 2.
9. Средства обмыва унитазов 2.
10. Трубопроводы, соединяющие с водяным баком 7 краны 11 умывальников 3 и средства 12 обмыва их раковин.
11. Краны умывальников 3.
12. Средства обмыва раковин умывальников 3.
13. Вакуумная установка.
14. Трубопровод, соединяющий вакуумную установку 13 с основным баком-накопителем 4.
15. Трубопровод, соединяющий вакуумную установку 13 с промежуточным баком-накопителем 5.
16. Трубопроводы, соединяющие унитазы 2 с промежуточным баком-накопителем 5.
17. Трубопроводы, соединяющие раковины умывальников 3 с промежуточным баком-накопителем 5.
18. Клапан, установленный на трубопроводе 6, соединяющем основной и промежуточный баки-накопители 4 и 5.
19. Клапаны на трубопроводах 8, соединяющих средства обмыва 9 унитазов 2 с водяным баком 7.
20. Клапаны на трубопроводах 10, соединяющих средства обмыва раковин умывальников 3 и их краны 11 с водяным баком 7.
21. Клапаны на трубопроводах 15.
22. Клапаны на трубопроводах 16.
23. Клапаны на трубопроводах 14.
24. Клапаны на трубопроводах 17.
25. Датчики уровня стоков, установленные в основном баке-накопителе 4.
26. Датчики уровня стоков, установленные в промежуточном баке-накопителе 5.
27. Датчик давления, установленный в основном баке-накопителе 4.
28. Датчик давления, установленный в промежуточном баке-накопителе 5.
29. Выпускная труба основного бака-накопителя 4.
30. Концевой клапан выпускной трубы 29 основного бака-накопителя 4.
31. Кнопки в кабинах 1, инициирующие команды на обмыв унитазов 2 и удаление из них туалетных стоков.
32. Кнопки в кабинах 1, инициирующие команды на обмыв раковин умывальников 3 и удаление туалетных стоков.
33. Патрубок, предназначенный для впуска атмосферного воздуха в основной бак-накопитель 4.
34. Патрубок, предназначенный для впуска атмосферного воздуха в промежуточный бак-накопитель 5.
35. Клапан, установленный на патрубке 33.
36. Клапан, установленный на патрубке 34.
37. Автоматизированный блок управления.
38. Писсуары, установленные в туалетных кабинах 1.
39. Средства обмыва писсуаров 38.
40. Трубопроводы, соединяющие писсуары 38 с промежуточным баком-накопителем 5.
41. Трубопроводы, соединяющие средства 39 обмыва писсуаров 38 с водяным баком 7.
42. Клапаны, установленные на трубопроводах 40.
43. Клапаны, установленные на трубопроводах 41.
44. Кнопки, инициирующие команды на обмыв писсуаров 38 и на удаление из писсуаров 38 туалетных стоков.
45. Датчик, сигнализирующий о присутствии пользователя в туалетной кабине 1.
46. Расширение в нижней части раковины умывальника 3.
Предлагаемая система включает несколько туалетных кабин 1, в каждой из которых установлен унитаз 2 и умывальник 3. В состав системы входят основной бак-накопитель 4 и промежуточный бак-накопитель 5, которые предназначены для туалетных стоков и соединены между собой трубопроводом 6. Объем промежуточного бака-накопителя 5 в несколько раз меньше объема основного бака-накопителя 4. Сверху кабин 1 находится водяной бак 7, соединенный трубопроводами 8 со средством 9 обмыва каждого из унитазов 2 и соединенный трубопроводами 10 с краном 11 и со средством обмыва чаши каждого из умывальников 3. Кроме того, в систему входят вакуумная установка 13, соединенная трубопроводами 14 и 15 с основным баком-накопителем 4 и с промежуточным баком-накопителем 5 соответственно. Каждый из унитазов 2 и раковина каждого из умывальников 3 соединены соответственно трубопроводами 16 и 17 с промежуточным баком-накопителем 5. На трубопроводе 6, соединяющем основной и промежуточный баки-накопители 4 и 5, установлен клапан 18. На каждом из трубопроводов 8 и 10 установлены соответственно клапаны 19 и 20. На каждом из трубопроводов 16 и 17 установлены соответственно клапаны 22 и 24
Основной бак-накопитель 4 и промежуточный бак-накопитель 5 имеют датчики 25 и 26 уровня туалетных стоков и датчики 27 и 28 давления соответственно. Основной бак-накопитель 4 снабжен выпускной трубой 29 с концевым клапаном 30. В каждой кабине 1 установлены две кнопки, одна кнопка 31 инициирует команды на обмыв унитаза 2 и удаление из него стоков, а другая кнопка 32 инициирует команды на обмыв раковины умывальника и удаление стоков. Основной бак-накопитель 4 и промежуточный бак-накопитель 5 имеют патрубки 33 и 34 соответственно для впуска в эти баки-накопители атмосферного воздуха. Патрубки 33 и 34 снабжены клапанами 35 и 36 соответственно.
Согласованное взаимодействие элементов системы обеспечивает автоматизированный блок 37 управления. Клапан 18, установленный на трубопроводе 6, клапаны 19 и 20, установленные на трубопроводах 8 и 10, концевой клапан 30 выпускной трубы 29 основного бака-накопителя 4, клапаны 35 и 36 патрубков 33 и 34, предназначенных для впуска атмосферного воздуха в основной и в промежуточный баки-накопители 4 и 5, а также датчики 25 и 26 уровня туалетных стоков и датчики 27 и 28 давления в баках-накопителях 4 и 5 связаны с автоматизированным блоком 37 управления.
В нескольких туалетных кабинах 1 могут быть дополнительно установлены писсуары 38, имеющие средства 39 обмыва. Писсуары 38 соединены трубопроводами 40 с промежуточным баком-накопителем 5, а средства 39 обмыва писсуаров 38 соединены трубопроводами 41 с водяным баком 7. На каждом из трубопроводов 40 и 41 установлены соответственно клапаны 42 и 43, связанные с автоматизированным блоком 37 управления. В каждой из туалетных кабин 1 дополнительно установлена связанная с автоматизированным блоком 37 управления кнопка 44, предназначенная для инициирования команд на обмыв писсуара 38 и удаления из него туалетных стоков.
Основной и промежуточный баки-накопители 4 и 5, предназначенные для туалетных стоков, могут быть расположены в подвагонном пространстве и снабжены автономными электрической и/или жидкостной системами подогрева.
В каждой из туалетных кабин 1 может быть установлен связанный с автоматизированным блоком 37 управления датчик 45, предназначенный для сигнализации о присутствии в данной кабине пользователя.
Связь всех перечисленных выше датчиков и приводов клапанов с автоматизированным блоком 37 управления осуществляется с помощью радиосвязи или по электрическим проводам, или другими известными способами.
Предлагаемая туалетная система работает следующим образом.
Перед отправлением железнодорожного вагона по маршруту водяной бак 7 должен быть заполнен водой на станции экипировки. С помощью вакуумной установки 13 путем открытия клапанов 21 и 22 на трубопроводах 15 и 16 (все остальные клапаны системы должны быть закрыты) снижают давление в промежуточном баке 5.
В процессе эксплуатации железнодорожного вагона унитазы 2, писсуары 38 туалетных кабин 1 естественно периодически наполняются отходами жизнедеятельности, а умывальники 3 периодически используются для умывания. После отправления естественных потребностей пользователь нажимает кнопку 31 или 44, в результате чего по команде автоматизированного блока 37 управления открываются клапан 22 на трубопроводе 16 или клапан 42 на трубопроводе 40 и туалетные стоки из унитаза 2 или писсуара 38 вытесняются атмосферным воздухом в промежуточный бак 5. Одновременно (или с небольшой задержкой после начала удаления стоков) открывается клапан 19 на трубопроводе 8 или клапан 42 на трубопроводе 40, что обеспечивает обмыв унитаза 2 или писсуара 38.
Для умывания пользователю достаточно открыть кран 11 умывальника 3. Под раковиной предусмотрено небольшое расширение 46 трубопровода 17, расположенное выше клапана 21, где скапливаются туалетные стоки. После умывания пользователь нажимом на кнопку 32, связанную с автоматизированным блоком 37 управления, открывает клапан 24 на трубопроводе 17 и клапан 20 на трубопроводе 10, в результате чего осуществляется обмыв раковины умывальника 3 и вытеснение атмосферным воздухом туалетных стоков в промежуточный бак 5.
После многократного повторения описанных выше спусков туалетных стоков промежуточный бак-накопитель 5 наполняется, о чем сигнализирует на автоматизированный блок 37 управления установленный в этом баке датчик 26 уровня стоков. После этого по команде автоматизированного блока 37 управления закрывается клапан 21 на трубопроводе 15, соединяющем промежуточный бак-накопитель 5 с вакуумной установкой 13, открывается клапан 36, установленный на патрубке 34 для впуска атмосферного воздуха в промежуточный бак 5 и после выравнивания давления в этом баке с атмосферным давлением открывается клапан 18 на трубопроводе 6, соединяющем промежуточный бак-накопитель 5 с основным баком-накопителем 4. Содержимое промежуточного бака-накопителя 5 перекачивается в основной бак-накопитель 4. Затем восстанавливается вакуум в промежуточном баке-накопителе 5, который в результате вновь готов принимать туалетные стоки из унитазов 2, умывальников 3 и писсуаров 38.
Заметим, что за исключением кратковременной паузы, необходимой для перекачки стоков из промежуточного бака-накопителя 5 в основной бак-накопитель 4 в промежуточном баке-накопителе 5 поддерживается вакуум примерно 0,5 бар, который контролируется датчиком давления 28, установленным в этом баке.
У входа свободной туалетной кабины 1 постоянно светится надпись "свободно", в момент входа пользователя в кабину датчик 45 передает об этом сигнал на автоматизированный блок 37 управления, надпись у входа автоматически сменяется на "занято" и 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 31, 32 или 44 средства обмыва унитаза 2, раковины умывальника 3 или писсуара 38, то по команде с автоматизированного пульта 37 управления на определенное время открываются клапаны 19, 20 и 43, а также клапаны 22, 24 и 42 и производится в автоматическом режиме обмыв и очистка упомянутых агрегатов.
После прибытия в пункт назначения на станции экипировки осуществляют опорожнение основного бака-накопителя 4. Для этого соединяют выпускную трубу 29 с приемной трубой специальной емкости для сбора туалетных стоков из прибывающих вагонов (на схеме эта емкость не показана). После открытия клапана 35 на патрубке 33 основного бака-накопителя 4 и выравнивания давления в этом баке с атмосферным давлением открывают концевой клапан 30 выпускной трубы 29 и опорожняют основной бак-накопитель 4. Затем после осмотра и профилактических работ перекрывают все клапаны, заполняют водяной бак 6 и система вновь готова к эксплуатации.
Расчеты показывают, что применение предлагаемой вакуумной туалетной системы в условиях пассажирского железнодорожного транспорта обеспечит не менее 25% экономии энергии, потребляемой вакуумной установкой. Такая экономия главным образом обусловлена тем, что вакуум в основном баке-накопителе 4 необходимо поддерживать лишь короткое время, необходимое для операции перекачки туалетных стоков из промежуточного в основной бак-накопитель.