机车用真空间歇式集便系统及其工作方法和机车卫生间与流程

本发明涉及机车卫生间技术领域，具体地，涉及一种真空间歇式集便系统及其工作方法和机车卫生间。

背景技术：

目前旅客列车已开始批量加装真空式集便器系统，大大减少了粪便、污物等对铁路沿线的污染，有效保护了铁路环境。

然而，相对于旅客列车乘车环境的改善，机车司乘人员的工作环境的改善则相对滞后，既不利于行车安全，又污染了环境。

目前仅部分机车配备了卫生间，并且已安装的卫生间大多采用重力冲水式或干粉式机车卫生间，技术落后，存在较多缺陷。现有机车卫生间冲洗耗水量大，靠水压和污物自重集污，冲洗效果较差，密闭性差，异味易泄漏，造成二次污染。

与旅客列车不同，机车车内设备众多，车上、车下空间极为有限，普通客车真空式卫生间集成化较低，占用空间大，无法直接在机车上安装。申请号为201710254717.2的“一种安装真空蹲便器的机车卫生间”的专利申请虽然公开了在机车上安装真空蹲便器的思路，但其采用的是真空保持式集便系统，其污物箱是一直处于真空状态的，这无疑浪费了大量的压缩空气资源，同时集便系统各部件相当于处于持续工作状态，对各部件的使用寿命也是有很大不利影响的。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种结构紧凑、在高效实现便盆冲洗的同时节约能源的真空间歇式集便系统。

本发明同时提供所述真空间歇式集便系统的工作方法。

本发明同时还提供一种设有所述真空间歇式集便系统的机车卫生间。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种机车用真空间歇式集便系统，包括便盆、可往便盆输送冲洗水的清水箱、用于接纳便盆内冲洗物的污物箱，便盆口部处分布多个冲洗水入口，冲洗水入口内布设喷嘴，便盆冲洗水出水口与污物箱之间通过排泄阀连接，污物箱上设有一真空发生器，便盆和清水箱之间设有控制冲洗水进入便盆的冲洗按钮；还包括对整个集便系统进行工作控制的控制模块。

进一步地，清水箱和便盆之间还设有蓄能罐，清水箱内的水通过一水泵送入蓄能罐。

更进一步地，喷嘴喷射的冲洗水流轨迹为沿便盆内壁曲面下落至便盆冲洗水出口。

更进一步地，便盆冲洗水出水口与排泄阀之间的连接管道为l形管道。

更进一步地，便盆和地面平齐设置。

一种如上所述的机车用真空间歇式集便系统的工作方法，包括如下步骤：

s1.按下冲洗按钮，控制模块发出信号驱动真空发生器产生排泄阀和污物箱之间的真空；

s2.控制模块发出信号驱动水泵工作对清水箱的冲洗水加压并进入蓄能罐中增压备用；

s3.直至污物箱内达到控制模块事先设定的真空度设定值后，控制模块停止对真空发生器的控制，s2中的高压水进入喷嘴并按控制模块设定的流量和流速对便盆进行喷射冲洗，高压水的冲洗开始时间和冲水量由控制模块事先设定；

s4.控制模块在高压水冲洗时间即将结束时控制排泄阀打开；

s5.控制模块在排泄阀打开至事先设定的时长后关闭排泄阀；

s6.冲洗水在压力作用下二次冲洗便盆，并在便盆冲洗水出水口处形成水湾。

进一步的，s4中控制模块控制排泄阀打开的时间为在高压水冲洗设定时间结束前0.2～0.5s。

一种机车卫生间，设有如上所述的机车用真空间歇式集便系统。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)采用真空间歇式设计，污物箱并非持续处于真空状态，只在便盆冲洗时处于真空模式来收集污物，机车卫生间使用人数非常少，一般仅两到三人，这样的设计一方面可有效节约压缩空气资源，另一方面，集便系统的部件并非持续处于真空工作环境，其寿命能得到显著延长；

2)沿用传统列车或高铁卫生间的便盆冲洗模式，即冲洗水流轨迹沿便盆内壁曲面，结合喷嘴处水流压力，可及时将便盆内壁冲洗干净，再结合污物箱的即时真空状态，及时将污物从便盆冲洗水出水口吸入，快速实现污物的收集和存储；

3)真空间歇式集便系统在工作时，各部件之间的工作衔接非常紧密，污物箱内真空度达到设定值后，高压水立马从喷嘴喷出对便盆进行冲洗，而高压水的冲洗开始时间和冲水量均事先设定，排泄阀的打开时间为在高压水冲洗时间即将结束时，这个时间点把握得当，使得冲水量无需随便盆内污物状态作调整，仍可确保便盆内污物被冲洗干净，有效节约水资源；

4)冲洗水的高压来源于水泵增压和蓄能罐储能，为便盆的冲洗提供良好的压力保障。

附图说明

图1为实施例1所述的机车卫生间的外观结构示意图；

图2为实施例1所述的机车卫生间的侧面剖视图；

图3为实施例2所述的真空间歇式集便系统在待命状态下的结构示意图；

图4为实施例2所述的真空间歇式集便系统在抽真空状态下的结构示意图；

图5为实施例2所述的真空间歇式集便系统在冲洗便盆状态下的结构示意图；

图6为实施例2所述的真空间歇式集便系统在排空便盆状态下的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图1和图2所示，提供一种机车卫生间，包括卫生间壳体11、门组成12、显示面板13、真空间歇式集便系统、车下排污管路、洗手盆、镜面、照明灯、水龙头、扶手、手纸架、垃圾桶、电暖器、排气扇、三角锁、三联开关、上水管路和供水管路等，其中真空间歇式集便系统包括便盆21、可往便盆输送冲洗水的清水箱22、用于接纳便盆内冲洗物的污物箱23，便盆口部处均匀分布有多个冲洗水入口(未示出)，冲洗水入口内布设喷嘴，便盆冲洗水出水口与污物箱23之间通过排泄阀24连接，污物箱23上设有一真空发生器25，便盆21和清水箱22之间设有控制冲洗水进入便盆的冲洗按钮26；还包括对整个集便系统进行工作控制的控制模块，控制模块包括电控盘31和气水盘32(即气动控制盘)，电控盘程序控制冲水开始时间与冲水量，气水盘用于分配压缩空气至真空发生器。

本发明创造性地将集便系统设计为真空间歇式，颠覆了传统的真空保持式理念，使污物箱只在需要吸取便盆内污物时才开启真空状态，一方面可有效节约压缩空气资源，二来，集便系统的相关部件并非持续处于真空状况下，各部件的使用寿命是可得到一定保障的，再者，传统的真空保持式污物箱，虽名为保持式且在-15～-25kpa状态下抽真空，但因其并非绝对密封，当真空度一旦超出该范围，真空系统需再次启动，因此其相关部件的使用寿命也是大打折扣的。

具体地，冲洗按钮与控制模块电连接，用户一旦按下冲洗按钮26，压缩空气立即进入气水盘32驱动真空发生器25产生排泄阀24及污物箱23之间的真空，而清水箱22内的水则进入便盆21中对污物进行冲洗，冲水开始时间和冲水量由电控盘程序控制，在便盆的冲洗过程中控制模块会控制排泄阀的执行机构使排泄阀24打开，利用排污箱23中的真空将冲洗至便盆冲洗水出水口底部的污物吸入排污箱23，此后排泄阀24被控制关闭，污物箱23内回归常压状态，排泄阀24关闭后，污物箱23保持常闭密封，污物异味不易泄漏。冲洗按钮本身及按下冲洗按钮后清水箱内的水进入喷嘴对便盆进行冲洗的相关设计属于现有技术，在此处不作过多记载。

清水箱与便盆之间的管道上还设有过滤减压阀，以便对清水箱中的冲洗水进行过滤，进一步地，为使进入便盆的冲洗水增压，清水箱22和便盆21之间还设有蓄能罐5，清水箱内的水通过一水泵4送入蓄能罐5，蓄能罐5出水口与便盆21上的喷嘴通过管路相连接，蓄能罐5与气水盘32接通。水泵4对冲洗水进行加压，清水箱22里的水经过滤减压阀过滤后进入蓄能罐5中进行增压备用，电控盘控制冲洗水开始冲洗后，高压水经过管路到达喷嘴后按设计流量和流速(由控制模块设定)对便盆内污物进行喷射冲洗。

为使污物冲洗彻底，也为防止冲洗过程中冲洗水伴随污物飞溅，喷嘴喷射的冲洗水流轨迹优选为沿便盆内壁曲面下落至便盆冲洗水出口，当然，这种喷嘴喷射方式在现有技术中的列车卫生间、高铁卫生间上已广泛应用，在此不作赘述。

便盆冲洗水出水口与排泄阀之间的连接管道为l形管道6，以便在排泄阀关闭后，冲洗水在高压下对便盆进行二次冲洗后容纳这部分冲洗水形成一个存水湾。

本实施例的便盆和卫生间地面平齐设置。

本实施例中控制模块对集便系统相关部件的控制设计属于本领域的公知常识，本领域技术人员在获悉需求后可以毫无压力设计出相关程序控制或对相关部件完成电连接关系，在本文中无需作相关程序和连接关系记载。

实施例2

本实施例提供一种实施例1中的真空间歇式集便系统的工作方法，集便系统整个工作过程包括五种连续动作，分别为待命状态、抽真空动作、冲洗便盆动作、排空便盆动作和便盆二次冲洗动作，现对这些状态作步骤解析如下：

待命状态下，如图3所示，蓄能罐5和便盆底部的l形管道6都是充满水的状态，污物箱23处于常压状态。

s1.用户按下冲洗按钮26，一般按下该按钮的持续时间为0.5s左右，控制模块发出信号驱动真空发生器产生排泄阀24和污物箱23之间的真空，如图4所示，此即抽真空动作。

s2.控制模块在驱动真空发生器25抽真空的过程中同步发出信号驱动水泵4工作，使其对清水箱22的冲洗水加压并进入蓄能罐5中增压备用。

s3.真空发生器25持续工作，直至污物箱23内达到控制模块事先设定的真空度设定值后，控制模块停止对真空发生器的抽真空控制控制模块停止对真空发生器的控制(即真空发生器停止工作)，一般地，真空度设定值为-25kpa，s2中的高压水进入喷嘴并按控制模块设定的流量和流速对便盆21进行喷射冲洗，高压水的冲洗开始时间和冲水量由控制模块事先设定，此即冲洗便盆动作，这一过程中冲洗水由冲洗电磁阀控制，见图5所示，一般地，冲洗电磁阀在得电后约对便盆冲洗1.2s后关闭；冲洗水在压力作用下高效冲洗便盆，之后电控盘31和水泵4控制对清水箱22重新注满水。

s4.如图6所示，控制模块在高压水冲洗时间即将结束时即控制排泄阀24打开，排泄阀的打开是由该处的排泄阀电磁阀控制的，具体地，排泄阀是在排泄阀电磁阀得电约2s后打开，便盆21内污物在污物箱23的真空作用下被抽吸至污物箱中，此即排空便盆动作。

s5.控制模块在排泄阀打开至事先设定的时长后关闭排泄阀24，切断污物箱对便盆内冲洗水的继续抽吸动作，本实施例中，排泄阀的打开时间约1.5s，即排泄阀电磁阀在排泄阀打开后继续得电约1.5s。

s6.控制模块控制冲洗电磁阀得电，冲洗水在压力作用下二次冲洗便盆21，二次冲洗时间约0.3s，并在便盆冲洗水出水口处形成水湾，此即便盆二次冲洗动作，之后结束冲洗循环。在这个过程中，污物箱内处于常压状态。此后，清水箱中被重新注满水，集便系统进入待命状态。

具体地，s4中控制模块控制排泄阀打开的时间一般为在高压水冲洗设定时间结束前的0.2～0.5s，将排泄阀打开时间选择在冲洗水冲洗即将结束时，一方面便于对便盆内污物集中一次抽吸处理，另一方面有利于形成瞬间真空强大的抽吸力，再一方面减小真空持续时间，也能很好地节约压缩空气资源。

本真空间歇式集便系统通过合理设计优化，对冲水量、冲水时间设定并控制，提高冲洗效率降低耗水量，喷嘴布置方式与结构保证冲洗水流轨迹与便盆曲面相配合，污物在重力和水流冲击下易落入便盆底部，冲刷过程即将结束时程序控制执行排泄阀打开动作，污物通过排泄阀在大气压力作用下迅速进入存在一定真空状态的污物箱，实现便盆自动冲洗，污物自动收集和存储，结构紧凑，性价比高，清洁卫生、无异味泄漏，其真空间歇式设计无论是从资源节约上、工作效率上或是各部件使用寿命上都是非常有利的。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。