专利名称：一种列车用智能集便器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种列车用冲洗设备，尤其涉及一种列车用智能集便器系统。
背景技术：
长期以来，世界各国的列车基本上使用的是直排式厕所，旅客粪便污染铁路沿线环境是一个老大难问题，因此集便器便应运而生，集便器最初只运用于航空领域，由于其突出的节水和环保特性，后来逐渐被推广应用于火车、船舶、豪华大巴等交通运输领域。后来采用的真空集便器不但减少旅客在使用厕所后的冲洗用水量，而且能够减小携带储水总量，实现对污物密闭式收集和环保的目的。在国外，很多著名公司投入真空集便器的研发与生产，真空集便器已得到广泛认可并投入使用，但他们的系统多采用单片机控制，程序固化，智能化程度不高，适用性较差， 如美国等国的集便器系统仅和自己系统兼容。
发明内容
本发明针对真空集便器智能化程度不够、系统适应性不好等问题，提供一种智能化程度较高、且系统适用性较好的列车用智能集便器。本发明的技术解决方案是一种列车用智能集便器，包括便器、冲水装置、污物箱和真空发生装置，冲水装置的出水口与便器的进水口相连，便器的排污口与污物箱相连，真空发生装置与污物箱连接，还包括控制集便器启停和实时显示集便器工作状态的DCS控制系统，所述的DCS控制系统设置有控制便器、冲水装置和真空发生装置开关的冲洗电磁阀、 冲便电磁阀和空气电磁阀，所述的冲洗电磁阀，冲便电磁阀和空气电磁阀与DCS控制系统电连接。DCS控制系统为一种集计算机、通讯、显示和控制技术为一体的智能控制系统，其特点为分散控制、集中操作、配置灵活、组态方便。本发明中DCS控制系统设置有控制便器、冲水装置和真空发生装置开关的冲洗电磁阀、冲便电磁阀和空气电磁阀，分别对便器、冲水装置和真空发生装置进行分散控制，各装置的工作状态由DCS控制系统显示，由于DCS控制系统组态方便，因此本发明的适用性也较好。作为优选，所述DCS控制系统包括显示面板、可编程控制器和电源单元，电源单元的输出端与显示面板和可编程控制器的电源端口电连接，所述的冲洗电磁阀，冲便电磁阀和空气电磁阀分别与可编程控制器相连。可编程控制广泛应用于工业中，与各类系统兼容， 适用性较好。作为优选，所述的便器与污物箱之间设有蝶阀装置，所述的蝶阀装置包括蝶阀、气缸，所述的蝶阀与气缸的活塞杆通过U型连接件连接。蝶阀装置为本发明中的创新点之一， 其特点在于利用气缸推动蝶阀的阀门运动，结构简单，且不易滞留污物，使用寿命长。作为优选，所述的蝶阀包括前蝶板、后蝶板、阀轴和滑阀，所述的前蝶板、滑阀和后蝶板依次安装在阀轴上，所述的阀轴套设在U型连接件的两侧板上，所述的气缸活塞杆套设在U型连接件的端面板上，所述的阀轴输入端设有在活塞杆推动下使阀轴旋转的侧截面。蝶阀和气缸通过U型连接件连接，活塞杆顶端与阀轴输入端的侧截面相抵，且相抵位置与侧截面宽度方向的中线之间留有距离，这样当活塞杆推动阀轴侧截面时，活塞杆的直线运动转化为阀轴的旋转运动。作为优选，所述的冲水装置还包括水增压器、冲洗阀，所述的冲洗阀为二位三通换向阀，冲洗阀分别与水增压器、水源和便器进水口相连。当系统冲水时，冲洗阀与水源之间的阀门关闭，水增压器、冲洗阀和便器相连通，此时将水增压器内的水冲向便器，当冲洗完毕后，冲洗阀与便器之间的通孔阀门关闭，水增压器、冲洗阀和水源连通，冲洗水从水源入口通过冲洗阀补给到水增压器的下腔体内，以备下次充水使用。所述的水增压器内部设置有可弯曲膜片，膜片将水增压器内部隔为上下两个腔体，所述的上腔体顶部设有压缩空气入口，下腔体设有出水口，所述的冲洗电磁阀与水增压器压缩空气入口、冲洗阀控制端口互为连通。水增压器分为上下两个腔体，这样可使压缩空气和冲洗水很好的隔开，中间设置膜片，使水增压器上腔体能够迅速增压，同时膜片弯曲，水增压器下腔体的水受力均勻，水增压器下腔体内的水迅速被冲到便器中。作为优选，所述的真空发生装置包括真空发生器、止回阀、防反喷装置，真空发生器和防反喷装置通过止回阀相连接，防反喷装置与污物箱相连。真空发生器采用文丘里管原理制成，结构简单，真空发生装置与污物箱相连的管道上设置止回阀，使管道具有单向导通性，当真空发生器对污物箱抽真空时防止外界的空气回流到污物箱内，设置防反喷装置是为了防止污物箱内压力过大向排污口反喷，溅到使用者身上。作为优选，所述的防反喷装置包括泄压阀和与泄压阀管接的集管器，集管器与污物箱通过软管接头连接，所述的泄压阀包括阀体、金属挡网、阀片和设有多个通孔的阀座板，所述的阀片的中心固定在阀座板上，所述的金属挡网设置在阀体的顶部。阀座板上设有通孔，当真空发生器内压力过大时，阀座板上的阀片会被顶起，于是压力便通过阀座板上的通孔而泻出，但当外界大气压压向泄压阀时，阀片则将阀座板上的通孔堵住，使压力无法进入，实现泄压阀的单向导通性。阀体顶部设置金属挡网，是为了防止污物反喷或污物箱内压力过大时起到缓冲作用。作为优选，所述的污物箱内表层设有保温层，保温层与污物箱之间嵌有温度传感器，污物箱箱体中设置有液位传感器，温度传感器和液位传感器和分布式控制的可编程控制器相连，污物箱的外部还设置有除臭过滤装置。污物箱内设置温度传感器和液位传感器， 可以控制污物箱内的温度和了解污物的液面高度，污物箱为密闭，所以产生的臭气污染环境，因此在污物箱外部设置除臭过滤装置。采用上述方案后，本发明具有智能程度高，系统适用性较好的特点，同时，本发明采用水增压器与真空发生装置并用，只需较少的水即可冲洗污物，同时对污物箱安装除臭装置，因此本发明还具有节约节水、卫生环保、无异味等优点。
图1为本发明的一种实施方式框图； 图2为DCS控制系统的结构示意框图； 图3为水增压器的结构示意图4为冲水装置结构示意图；图5为蝶阀结构示意图； 图6为阀轴输入端结构示意图； 图7为泄压装置结构示意图； 图8为泄压阀结构示意图； 图9为阀座板结构示意图； 图10为污物箱结构示意图。图例说明1-便器，2-冲水装置，3-污物箱，4-真空发生装置，5-DCS控制系统， 5. 1-显示面板，5. 2-可编程控制器，5. 3-电源单元，6-冲洗电磁阀，7-冲便电磁阀，8-空气电磁阀，9-蝶阀装置，10-蝶阀，10. 1-前蝶板，10. 2-后蝶板，10. 3-阀轴，10. 4-滑阀， 10. 5-侧截面，10. 6-轴孔，10. 7-中线，10. 8-活塞杆，11-气缸，12- U型连接件，13-水增压器，13. 1-可弯曲膜片，13. 2-上腔体，13. 3-下腔体，13. 4-压缩空气入口，13. 5-出水口， 14-冲洗阀，15-水源，16-真空发生器，17-止回阀，18-防反喷装置，19-泄压阀，19. 1-阀体，19. 2-金属挡网，19. 3-阀片，19. 4-阀座板，20-集管器，22-保温层，23-温度传感器， 24-液位传感器，25-除臭过滤装置，26-压力传感器，27-气源。
具体实施例方式下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。一种列车用智能集便器，如图1所示，包括便器1、冲水装置2、污物箱3和真空发生装置4，冲水装置2的出水口与便器1的进水口相连，便器1的排污口通过蝶阀装置9与污物箱3相连，真空发生装置4包括真空发生器16、止回阀17、防反喷装置18，真空发生器 16和防反喷装置18通过止回阀17相连接，防反喷装置18与污物箱3连接，集便器还包括控制集便器启停和实时显示集便器工作状态的DCS控制系统5，DCS控制系统5包括显示面板5. 1、可编程控制器5. 2和电源单元5. 3，DCS控制系统5还设置有冲洗电磁阀6、冲便电磁阀7和空气电磁阀8，冲洗电磁阀6用以控制便器1开关、冲便电磁阀7用以控制冲水装置2的开关，空气电磁阀8用以控制真空发生装置4的开关，所述的冲洗电磁阀6，冲便电磁阀7和空气电磁阀8与DCS控制系统5的可编程控制器5. 2电连接。污物箱3的内表层设有保温层22，保温层22与污物箱3之间嵌有温度传感器23， 污物箱箱体中设置有液位传感器M，温度传感器23和液位传感器M和可编程控制器5. 3 相连，污物箱3的外部还设置有除臭过滤装置25。除臭过滤装置25包括生物过滤器和活性炭(图中未标出)。所述的冲水装置2包括水增压器13、冲洗阀14，如图1所示，冲洗阀14分别与水增压器13、水源15和便器1进水口相连。水增压器13采用如下结构，如图3所示，所述的水增压器13内部设置有可弯曲膜片13. 1，可弯曲膜片13. 1将水增压器13内部隔为上下两个腔体，所述的上腔体13. 2顶部设有压缩空气入口 13. 4，下腔体13. 3设有出水口 13. 5， 所述的冲洗电磁阀6与水增压器压缩空气入口 13. 4、冲洗阀14控制开关互为连通，所述的冲洗阀14为气动二位三通换向阀，水增压器13、便器1和水源15通过冲洗阀14相连，如图 4所示。当需要对集便器冲洗时，冲洗电磁阀6启动，冲洗阀14控制开关同时打开，这时压缩空气气源27处的强压空气经过水增压器13上腔体顶部的压缩空气入口 13. 4进入水增压器13，作用于水增压器内部的膜片13. 1，迫使膜片13. 1弯曲，水增压器下腔体13. 3压力增大，因此利用强压便将下腔体13. 3内存贮的水经过冲洗阀14的出水口冲向集便器。冲洗完毕后冲洗阀14关闭，水源15由冲洗阀14的进水口补给到水增压器下腔体13. 3，以备下次冲洗使用。所述的蝶阀装置包括蝶阀10、气缸11，蝶阀10与气缸11的活塞杆通过U型连接件12连接，如图5所示，所述的蝶阀10包括前蝶板10. 1、后蝶板10. 2、阀轴10. 3和滑阀 10. 4，所述的前蝶板10. 1、滑阀10. 4和后蝶板10. 2依次安装在阀轴10. 3上，前蝶板10. 1 和后蝶板10. 2之间利用密封圈进行密封，所述的阀轴10. 3套设在U型连接件12的两侧板的轴孔10. 6内，所述的气缸11活塞杆10. 8套设在U型连接件12的端面板的开孔内，阀轴输入端为阀轴10. 3插入U型连接件12侧板轴孔的一端，阀轴输入端设有侧截面10. 5，活塞杆10. 8顶端与阀轴输入端的侧截面10. 5相抵，且相抵位置与侧截面宽度方向的中线10. 7 之间留有距离，如图6所示，这样当活塞杆10. 8推动阀轴侧截面10. 5时，活塞杆10. 8的直线运动就转化为阀轴10. 3的旋转运动。如图1所示，真空发生装置4包括真空发生器16、止回阀17、防反喷装置18，真空发生装置4与污物箱3相连。真空发生器16主体内设有喷嘴(图中未标出)，喷嘴直径较小的口与污物箱3通过软管相连，喷嘴直径较大的口连接气体排出管，因此该装置利用文丘里管原理即可实现对污物箱抽真空，该装置成本造价低且效果明显。所述的防反喷装置18， 如图7所示，包括泄压阀19和与泄压阀管接的集管器20，集管器20上安装有压力传感器 26，集管器20与污物箱3通过软管接头连接，所述的泄压阀19，如图8所示，包括阀体19. 1、 金属挡网19. 2、阀片19. 3和设有多个通孔的阀座板19. 4，所述的阀片19. 3的中心固定在阀座板19. 4上，如图8所示，阀座板19. 4上设置有均勻分布的通孔19. 5上，金属挡网19. 2 设置在阀体19. 1的顶部。列车运行时真空发生器16处于打开状态，污物箱3内一直处于负压状态，当便池有污物向污物箱3内冲洗时，污物便会迅速被吸入污物箱3内，同时污物在排放过程中大气压进入污物箱3，当压差较大时，由于集管器20、污物箱3和泄压阀19相连通，此时泄压阀19的阀片19. 3受到向上的压力，阀片19. 3被顶起，压力通过阀座板19. 4 上的通孔19. 5泄出，将压差消除，避免了污物喷向真空抽气管道中。在列车启动运行时，真空发生装置4便处于工作状态，空气电磁阀8动作，使列车压缩空气起源流向真空发生器，当真空压力传感器M监测到真空发生器16内的真空度达到设定值时，空气电磁阀8阀不供电，阻止压缩空气流向真空发生器16。DCS控制系统5设置有冲洗按钮，当人们如厕时，按下冲洗按钮，冲洗电磁阀6和冲便电磁阀7同时打开，此时冲洗阀14控制开关也打开，压缩空气气源处的强压空气作用于水增压器13内部的膜片13. 1，迫使膜片13. 1弯曲，因此利用强压便将下腔体13. 3内存贮的水经过冲洗阀14的出水口冲向排污管道，冲便电磁阀7开启使压缩空气进入蝶阀10的气缸11内，推动气缸的活塞杆10. 8运动，活塞杆10.8的推力作用于滑轴输入端的侧截面 10. 5上，使滑轴10. 3旋转，于是滑阀10. 4转动，蝶阀10出口打开，由于污物箱内为负压， 因此污物通过蝶阀10出口迅速被吸入污物箱。之后冲便电磁阀7改变方向，将蝶阀10出口关闭。冲洗完毕后冲洗阀14关闭，水源15由冲洗阀14的进水口补给到水增压器下腔体 13. 3，以备下次冲洗使用。在整个冲洗循环过程中，DCS控制系统5 —直监控污物箱3里的真空度，当真空度远低于-13. 5千帕时，DCS控制系统5对其进行调节，使污物箱里的真空度保持在-13. 5和27千帕之间。同时DCS控制系统5对污物箱3内的温度与液面进行监控，当温度超标或液位100%闭合时，DCS控制系统5将关闭所有电磁阀开关，整个集便器系统停止工作。污物箱 3为密闭，除臭过滤装置25采用生物过滤器和活性炭相结合的方式对污物箱3过滤除臭，避免污物箱3内产生的臭气污染环境。
权利要求
1.一种列车用智能集便器，包括便器(1)、冲水装置(2)、污物箱(3)和真空发生装置 (4)，冲水装置(2)的出水口与便器(1)的进水口相连，便器(1)的排污口与污物箱(3)相连， 真空发生装置(4)与污物箱(3)连接，其特征在于还包括控制集便器启停和实时显示集便器工作状态的DCS控制系统(5)，所述的DCS控制系统(5)设置有控制便器(1)、冲水装置 (2)和真空发生装置(4)开关的冲洗电磁阀(6)、冲便电磁阀(7)和空气电磁阀(8)，所述的冲洗电磁阀(6 )，冲便电磁阀(7 )和空气电磁阀(8 )与DCS控制系统(5 )电连接。
2.根据权利要求1所述的一种列车用智能集便器，所述DCS控制系统(5)包括显示面板(5. 1)、可编程控制器(5. 2)和电源单元(5. 3)，电源单元(5. 3)的输出端与显示面板 (5. 1)和可编程控制器(5. 2)的电源端口电连接，所述的冲洗电磁阀(6)，冲便电磁阀(7)和空气电磁阀(8)分别与可编程控制器(5. 2)相连。
3.根据权利要求1所述的一种列车用智能集便器，其特征在于，所述的便器(1)与污物箱(3)之间设有蝶阀装置(9)，所述的蝶阀装置(9)包括蝶阀(10)、气缸(11)，所述的蝶阀 (10)与气缸(11)的活塞杆通过U型连接件(12)连接。
4.根据权利要求3所述的一种列车用智能集便器，其特征在于，所述的蝶阀(10)包括前蝶板(10. 1)、后蝶板(10. 2)、阀轴(10. 3)和滑阀(10. 4)，所述的前蝶板(10. 1)、滑阀 (10. 4)和后蝶板(10. 2)依次安装在阀轴(10. 3)上，所述的阀轴(10. 3)套设在U型连接件 (12)的两侧板上，所述的气缸(11)活塞杆套设在U型连接件(12)的端面板上，所述的阀轴 (10. 4)输入端设有在活塞杆推动下使阀轴旋转的侧截面(10. 5)。
5.根据权利要求1所述的一种列车用智能集便器，其特征在于，所述的冲水装置(2)还包括水增压器(13)、冲洗阀(14)，所述的冲洗阀(14)为二位三通换向阀，冲洗阀(14)分别与水增压器(13 )、水源(15 )和便器(1)进水口相连。
6.根据权利要求5所述的一种列车用智能集便器，其特征在于，所述的水增压器(13) 内部设置有可弯曲膜片(13. 1)，膜片将水增压器内部隔为上下两个腔体，所述的上腔体 (13. 2)顶部设有压缩空气入口( 13. 4)，下腔体(13. 3)设有出水口( 13. 5)，所述的冲洗电磁阀(6)与水增压器(13)压缩空气入口( 13. 4)、冲洗阀(14)控制开关互为连通。
7.根据权利要求1或2或3或5所述的一种列车用智能集便器，其特征在于，所述的真空发生装置(4)包括真空发生器(16)、止回阀(17)、防反喷装置(18)，真空发生器(16)和防反喷装置(18)通过止回阀(17)相连接，防反喷装置(18)与污物箱(3)相连。
8.根据权利要求7所述的一种列车用智能集便器，其特征在于，所述的防反喷装置 (18)包括泄压阀(19)和与泄压阀(19)管接的集管器(20)，集管器(20)与污物箱(3)通过软管接头连接，所述的泄压阀(19)包括阀体(19. 1)、金属挡网(19. 2)、阀片(19. 3)和设有多个通孔的阀座板(19. 4)，所述的阀片(19. 3)的中心固定在阀座板(19. 4)上，所述的金属挡网(19. 2)设置在阀体(19. 1)的顶部。
9.根据权利要求1或2或3或5所述的一种列车用智能集便器，其特征在于，所述的污物箱(3)内表层设有保温层(22)，保温层(22)与污物箱(3)之间嵌有温度传感器(23)，污物箱(3)箱体中设置有液位传感器(24)，温度传感器(23)和液位传感器(24)和分布控制系统(5 )的可编程控制器(5. 2 )相连，污物箱(3 )的外部还设置有除臭过滤装置(25 )。
全文摘要
本发明涉及一种列车用冲洗设备，尤其涉及一种列车用智能集便器系统。一种列车用智能集便器，包括便器、冲水装置、污物箱和真空发生装置，冲水装置的出水口与便器的进水口相连，便器的排污口与污物箱相连，真空发生装置与污物箱连接，还包括控制集便器启停和实时显示集便器工作状态的DCS控制系统，所述的DCS控制系统设置有控制便器、冲水装置和真空发生装置开关的冲洗电磁阀、冲便电磁阀和空气电磁阀，所述的冲洗电磁阀，冲便电磁阀和空气电磁阀与DCS控制系统电连接。本发明具有智能程度高，系统适用性较好的特点，同时还具有节约节水、卫生环保、无异味等优点。
文档编号E03D5/00GK102251566SQ20111010874
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月28日 优先权日2011年4月28日
发明者刘雪松, 张嘎, 魏民轩 申请人:刘雪松, 魏民轩