一种尿水分流器及含此分流器的尿液分离与收集装置的制作方法

本发明涉及液体分离技术领域，具体涉及一种尿水分流器及含此分流器的尿液分离与收集装置。

背景技术：

在城市，尿液通过便器直接排入下水道，远程流入污水处理厂，这种生活污水集中排放的末端处理技术，工艺复杂、处理成本高，并且完全阻断了粪尿中氮、磷、钾等营养物质回归土地的生态之路，日益受到人们的质疑。

在乡村，一些农户为收集肥料，直接将尿液拉入尿桶或简易茅厕，导致蚊虫肆虐、臭气熏天；而另一些农户则通过水冲便器，汇入化粪池，再流入大地，污染了农村的地下水质，浪费了大量的生态肥料。

在医药行业，为从尿液中提取一剂溶解脑血栓、肺静脉血栓等疾病的特效药—尿激酶，过去常将大量的塑料桶置于公厕收集尿液，但这种原始的收集方式明显地与现代卫生环境体系的建设相悖。使得目前国内源头尿液的收集日渐困难，原料的短缺导致国内很多药企停止生产注射用尿激酶素。

在化工与环境领域，磷是—种组成生命物质不可缺少、不可替代的元素，是地球上一种不可自然再生的有限资源，它几乎无自然循环途径，其转移方式是从陆地“直捣”江、河、湖、海底部，导致陆地磷资源日益匮乏，而水环境中因磷含量过高而富营养化。磷的这一属性诱使国际磷矿石价格一路飙升。人类尿液中，没有重金属离子，一般也不含病原微生物，含有的氮、磷、钾分别占城市污水总氮、总磷、总钾负荷的87％、50％和54％，因此，阻断尿液流入江、河、湖、海是缓解磷资源匮乏现状、控制水体富营养化的行之有效的方法。

现有技术中对尿液的分离处理，主要有以下方式：

中国专利cn103074930b公开了一种尿液分离收集装置，该装置的核心部件是两个漏斗，经“集束漏斗”聚集的小流量尿液一定会跌入其下方的“收集漏斗”中，可是，持续时间较长的大流量的冲刷水也会快速地灌入该收集漏斗中，这就使得该装置仅能收集到含水量较高的尿液。

中国专利cn208792455u公开了一种可收集尿液的小便池，包含小便池本体、三通管和集尿桶。其核心部件是由2个s形弯管连接而成的三通管及2个延时开关；第1延时开关位于小便池顶部，用于开启和关闭自来水，第2延时开关位于三通管的第2个s形弯管最低弯头的底部。该装置的不足之处是：1)小便池的默认状态是两开关处于关闭状态、两个s形弯管的低洼处储满了水，小便时，尿液推动这些储水进入集尿桶，导致尿液纯度降低；2)小便结束后冲水时，第1延时开关触发第2延时开关同时开启，自来水又推动此两处的滞留的尿液进入下水道，导致尿液的流失和环境的污染；3)冲洗过程中，要求两开关同时开启，但开关2比1晚关闭3秒，其目的是，待开关1关闭后，冲刷水刚好充满两个弯管低洼处后再关闭开关2，实际中，这是难以操作的，通常，当开关1关闭后，流完小便池中的余水所花的时间与自来水的压力、便器的结构等都有一定的关系，一般来说这个时间远大于3秒，池中余水流量不可小视，余水很可能将两弯管低洼处充满后，灌入集尿桶中，进一步增加了尿液中的水分；4)由于冲水过程中，开水时需第1延时开关触发第2延时开关同时开启，关闭时需开关2比1晚关闭3秒；这一“联动”操作，无论采用齿轮、连杆或者液压设备等机械传动装置，进行“机械式触发”；还是采用感应式的延时电磁阀门，利用小便完毕、人已经离开小便池人体感应器发出电信号，进行“感应式触发”；均使装置的构造变得十分复杂，增加了产品制造、使用和维护成本。

中国专利cn107740481b公开了一种小便池装置，克服了上述两个方案仅能收集到低纯度尿液的不足，但依然结构相当复杂，尤其是改变了人们如厕的习惯，因为在初始状态下，“拨动块”处于操作槽最上端，小便时，必须将其向下拨动至操作槽最下端，才能收集到尿液；冲水时，又得将“拨动块”向上拨动至操作槽最上端，再按“压块”打开冲水开关，才能完成对便器的冲水操作。但是，如厕时，若“拨动块”处于操作槽最上端，而忘记将拨动块向下拨动，尿液将被直接导入下水道中。

除此之外，还有其它的分离装置。现有技术的装置存在以下不足：有的装置改变了人们如厕的习惯，有的装置收集不到高纯度的尿液，有的装置需通电耗能，有的装置结构复杂。

因此，设计一种结构精简、无能耗且能够有效将尿液和冲洗水进行自动分流，实现高纯尿液收集的装置具有重要意义。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于提供一种结构精简、无能耗且能够将尿液和冲洗水进行自动分流的尿水分流器，此分流器也能用来分流其它间歇式流动的两种不同流速的液体。具体技术方案如下：

一种尿水分流器，包括壳体、导液部件和杠杆构件；

所述壳体的内腔包括排尿腔以及排水腔，所述排尿腔的下端设有排尿口，所述排水腔的下端设有排水口；

所述导液部件贯穿所述壳体的壳壁设置，其包括连通设置的进液管段和出液管段，所述进液管段的进口端位于壳体的上段外侧，出液管段的出口端位于壳体空腔内的上段；

所述杠杆构件包括瓢柄部分和瓢身部分，所述杠杆构件上设有被壳体的壳壁支撑的支点轴(具体是：所述杠杆构件的中部设有支点轴，所述支点轴被壳体的壳壁水平支撑于壳体空腔的中段)，使得所述瓢柄部分设置于所述出液管段的下方；所述瓢身部分设置于所述排水腔内，所述瓢身部分为下端有排水孔且瓢口朝上的容器；所述杠杆构件中瓢柄部分的重力力矩大于瓢身部分的重力力矩，使得在自然状态下所述瓢柄部分处于下垂而瓢身部分处于上翘的状态。

以上技术方案中优选的，出液管段为直管。

以上技术方案中优选的，所述瓢柄部分为开口朝上的槽状瓢柄，所述槽状瓢柄的凹槽与所述瓢身部分上的瓢口之间设有挡尿板。

以上技术方案中优选的，所述出液管段为由左入口段、下出口段和右出口段构成的三通管，所述三通管设置于壳体内腔的左上端；

所述进液管段与所述左入口段连通设置(进液管段和左入口段直接相连，或者是进液管段的右端部插入左入口段内部设置)，所述左入口段的下内壁高于右出口段的下内壁或所述进液管段中出口端下内壁高于出液管段中右出口段的下内壁。

以上技术方案中优选的，所述瓢柄部分为杆状、槽状或板状的瓢把，瓢把上设有球形、球冠形、锥形或圆台形的堵块，当冲洗水灌入所述瓢身部分的瓢口内时，瓢把上扬，所述堵块刚好堵住位于其上方的下出口段的出口。

以上技术方案中优选的，所述壳体上还设有带盖检修口。

应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：

1、本发明的尿水分流器包括壳体、导液部件和杠杆构件；壳体的空腔包括排尿腔和排水腔；排尿腔的下端设有排尿口，排水腔的下端设有排水口；导液部件贯穿壳体的壳壁设置，其包括进液管段和出液管段，进液管段的进口端位于壳体的上段外侧，出液管段的出口端位于壳体空腔内的上段；杠杆构件包括瓢柄部分和瓢身部分，杠杆构件的中部设有支点轴；瓢柄部分的重力力矩大于瓢身部分的重力力矩，使得在自然状态下瓢柄部分处于下垂而瓢身部分处于上翘的状态。整体结构精简，根据尿液和冲洗水在导液部件中流动速度的不同，通过导液部件和杠杆构件的巧妙组合，实现尿液和冲洗水的无能耗分流，节能环保。

2、本发明中导液部件上的出液管段为直管，结构简单，便于制作；瓢柄部分为开口朝上的槽状瓢柄，所述槽状瓢柄的凹槽与所述瓢身部分上的瓢口之间设有挡尿板，凹槽设计便于对尿液进行导向；挡尿板的设计，能有效防止尿液进入排水腔，避免尿液的流失及对环境的污染。具体地说：当小便时，瓢柄部分处于下垂而瓢身部分处于上翘的状态，尿液经瓢柄部分导入排尿腔继而从排尿口流出；当冲洗水冲洗时，瓢柄部分处于上翘而瓢身部分处于下垂的状态，冲洗水进入排水腔继而从排水口流出，实现尿液和冲洗水的自动分流。

3、本发明中导液部件上的出液管段还可以采用另外一种结构：出液管段为由左入口段、下出口段和右出口段构成的三通管。结合独特的瓢柄部分结构(瓢柄部分为杆状、槽状或板状的瓢把，瓢把上设有堵块)，也能实现尿液和冲洗水的有效分流。当人小便时，低速流动的尿液由便器进入进液管段，再经出液管段的下出口段缓缓流出，落至排尿腔内经排尿口排出。当小便完毕，打开冲水阀时，由于出液管段中左入口段的下内壁高于右出口段的下内壁，或所述进液管段中出口端的下内壁高于出液管段中右出口段的下内壁，使得从进液管段中出口端快速流出的冲洗水，越过三通管中的下出口段，经(位置较低的)三通管中右出口段的下内壁迅速洒落于杠杆构件的瓢口内，使得杠杆构件瞬间变得左轻右重，而作顺时钟转动，使得瓢柄部分上的堵块刚好堵住三通管的下出口，从而让后续从进液管流入的冲洗水全部导入排水腔中。

4、本发明中壳体上还设有带盖检修口，既便于对尿水分流器内部进行检修，又便于进行观察。

本发明的第二目的在于提供一种尿液分离与收集装置，包含上述的尿水水流器，结构精简，无能耗，且能够收集到高纯尿液，可供制药行业提炼尿激酶、可供化工行业提取日渐珍贵的磷、可供农户种菜肥田等，实用性强。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是实施例1的尿液分离与收集装置结构及其与便器相连的示意图；

图2是实施例1中小便时尿液分离与收集装置的示意图；

图3是实施例1中冲洗水冲洗时尿液分离与收集装置的示意图；

图4是实施例2中小便时尿液分离与收集装置的局部示意图；

图5是实施例2中冲洗水冲洗时尿液分离与收集装置的局部示意图；

图6是实施例3中导液部件的示意图；

其中，1、尿水分流器，1.1、壳体，1.11、排尿腔，1.12、排水腔，1.13、带盖检修口，1.2、导液部件，1.21、进液管段，1.22、出液管段，1.221、左入口段，1.222、下出口段，1.223、右出口段，1.3、杠杆构件，1.31、瓢柄部分，1.32、瓢身部分，1.33、支点轴，1.34、排水孔，1.35、挡尿板，1.36、堵块，2、尿液通道，2.1、存液弯，2.2、阀门a，3、水流通道，3.1、存水弯，4、集尿容器，4.1、取尿管，4.2、阀门b，4.3、排臭气管，4.4、溢流管，5、下水道连接管，6、尿液，7、冲洗水，8、便器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1：

参见图1-图3，一种尿液分离与收集装置，包括尿水分流器1、尿液通道2、水流通道3以及集尿容器4，详情如下：

所述尿水分流器1包括壳体1.1、导液部件1.2以及杠杆构件1.3；所述壳体1.1的内腔包括排尿腔1.11以及排水腔1.12；所述排尿腔1.11的下端设有排尿口；含存液弯2.1的尿液通道2一端与所述排尿口连通，另一端与集尿容器4连通，且存液弯2.1和排尿口之间设有阀门a(标号为2.2)，此处也可以不设存液弯而直接采用隔臭芯，隔臭芯设置在所述排尿口处；所述排水腔1.12的下端设有排水口，含存水弯3.1的水流通道3的一端与排水口连通，另一端与下水道连接管5(连接下水道)或户外排水沟相连。壳体上设有带盖检修口1.13。

所述导液部件1.2包括贯穿壳体1.1的壳壁连通设置的进液管段1.21和出液管段1.22，所述进液管段1.21的入口端设置于壳体1.1的上段外侧，所述出液管段1.22位于壳体1.1空腔内的上段。优选的，所述出液管段1.22为直管。导液部件1.2的进液管段1.21的入口端与便器8的出口连通。

所述杠杆构件1.3为包括瓢柄部分1.31和瓢身部分1.32的瓢状结构，所述瓢柄部分1.31位于排尿腔1.11内，其为开口朝上的槽状瓢柄；所述瓢身部分1.32设置于所述排水腔1.12内，其为下端有排水孔1.34且瓢口朝上的容器；所述槽状瓢柄的凹槽与所述瓢身部分1.32上的瓢口之间设有挡尿板1.35；所述杠杆构件1.3的中部设有支点轴1.33，所述支点轴1.33被壳体1.1的壳壁水平支撑于壳体1.1空腔的中段，使得所述瓢柄部分1.31设置于所述出液管段1.22的下方；所述杠杆构件1.3中瓢柄部分1.31的重力力矩大于瓢身部分1.32的重力力矩，使得在自然状态下所述瓢柄部分1.31处于下垂而瓢身部分1.32处于上翘的状态，详见图1。

本实施例中，便器8可以是通常的(红外感应延时式或机械延时式一次性冲水的)男士小便斗，或经改进(排污道为一竖直通孔)的坐便器，或新型的非旱厕型的粪尿分离式蹲或坐便器(装于其排尿口底端)，或市场上常规的(此处单独专用于收集尿液的)蹲便器，所述的蹲便器可采用机械延时式一次性冲水阀，或水箱式冲水器。所述的便器排污道的入口处有滤网。

所述集尿容器4为储尿池、储尿桶或储尿箱，所述集尿容器4的下段设有带阀门b(标号为4.2)的取尿管4.1，其上段与排臭气管4.3和所述尿液通道2连通，其上段侧壁设有与下水道或户外排水沟相连的溢流管4.4。除此之外，所述集尿容器还可以采用储尿瓶或储尿壶，所述尿液通道的出口段为软管，所述软管与三通的入口相连，三通的下出口与集尿容器相连，另一出口连通排臭管，排臭管至少与三通连接的前段为软管。

当尿液分离与收集装置未使用时，瓢柄部分1.31呈下垂状态，而瓢身部分1.32呈上翘状态。

当人小便时，详见图2，慢速流动的尿液6(在尿量达200毫升以上时，正常成年男性的最大尿流率约为20～25毫升/秒，女性约为25～30毫升/秒)由便器8经进液管段1.21后从出液管段1.22的出口流出，使得尿液刚好落至杠杆构件1.3中的瓢柄部分1.31上(即落入瓢把的凹槽中)，因瓢柄部分1.31的重力力矩大于瓢身部分1.32的重力力矩，尿液沿凹槽从右向左流入排尿腔1.11中经尿液通道2排至集尿容器4中。使用前，可根据实际情况事先调整好出液管段1.22在壳体1.1内腔中的位置。

当小便完毕，进入冲水状态时，如图3所示，冲洗水7经进液管段1.21后快速从出液管段1.22的出口喷出(延时自闭式冲洗阀的设计秒流量标准为1200毫升/秒)的冲洗水迅速灌入其下方的杠杆构件1.3中瓢身部分1.32的瓢口中，使得杠杆构件瞬间变得左轻右重，迅速作顺时钟旋转，瓢柄部分1.31上扬，变成瓢柄部分1.31处于上翘而瓢身部分1.32处于下垂的状态，从而使得后续进入进液管段1.21的冲洗水全部导入排水腔1.12中，冲洗水经水流通道3流入下水道连接管5或户外排水沟中，水流通道3和排水口之间设有存水弯3.1，起到隔臭作用。

观察发现，因为一般便器上各分流冲水小管管壁及便器的便盆表面壁对水流有一定的阻碍作用，当便器上的自来水延时阀门关闭后，余水的后续排放时间需20秒左右；冲水前期(如前10秒左右)会有大量的冲洗水从便器流下，这时流入瓢身部分中的水流量大于从瓢身部分的排水孔1.34漏掉的水流量，多余的水溢出瓢身部分的瓢口进入排水腔1.12；随后，冲洗水速度明显变小，排水孔1.34的出水速度快于瓢身部分中瓢口的进水速度，使得瓢身部分中的水量不断减少，当瓢身部分中水量减少到使得杠杆构件右边的重力力矩小于左边的重力力矩时，杠杆构件将逆时针转动回复到左低右高的初始位置，调节排水孔1.34的直径大小，总可找到杠杆构件一个恰当的回位时间，使后阶段缓缓流下的少量冲洗水，积存于尿液通道2上的存液弯2.1内进行密封，以封阻来自于集尿容器的臭气。按照防臭“水封不能低于50mm”的国家标准，如采用100毫米长的商用4分不锈钢波纹管作成u形存液弯，则该处积存的水量约为15毫升(该积水会被下一次如厕的尿液推入集尿容器中)，以正常成年人300-500毫升/次排尿量计算，由此可推算出尿液的纯度约为95％-97％，如使用更细的管道，则需提供封堵的水量更少，从而有望得到更高纯度的尿液。显然，排水孔以及瓢体的容积的大小，决定了杠杆构件回位的时间，进而决定了进入尿液中水的比例。若需得到不含任何冲洗水的尿液，可减小排水孔的面积或增大瓢体的容积，便可延长杠杆构件左轻右重状态的时间，待便器中的余水全部流光后，再使杠杆构件恢复到左低右高的自然状态，当然，这时为了阻止从尿液通道溢出异味，得在排尿口处设置一市场上常见的地漏隔臭芯。

本实施例的尿液分离与收集装置也适用于无自来水供给的用户；因为一大杯水(例如，500毫升左右)瞬间倒入便器中，冲洗水从出液管段1.22的出口快速喷出的冲洗水迅速流入其下方的杠杆构件的瓢身部分1.32中的瓢口内，使得杠杆瞬间变得左轻右重，迅速作顺时钟旋转，起到和自来水冲洗基本等效的尿水分流的效果。

实施例2：

详见图4-图5(示意了实施例2的尿水分流器内部结构)，实施例2与实施例1不同之处在于：

所述出液管段1.22为由左入口段1.221、下出口段1.222和右出口段1.223构成的三通管，所述三通管设置于壳体内腔的左上端；所述进液管段1.21与所述左入口段1.221贯穿壳体1.1的壳壁相连通，所述左入口段1.221的下内壁高于右出口段1.223的下内壁。

所述瓢柄部分1.31为杆状、槽状或板状的瓢把，瓢把上设有球形、球冠形、锥形或圆台形的堵块1.36，堵块采用软材质、硬材质或软材质和硬材质相结合的材质，当冲洗水灌入所述瓢柄部分1.31的瓢口内时，瓢把上扬，所述瓢把上的堵块1.36刚好堵住位于其上方的下出口段1.222的出口。

当尿液分离与收集装置未使用时，带有堵块的瓢柄部分呈下垂状态，且瓢身部分呈上翘状态。

当人小便时，详见图4，慢速流动的尿液6由便器进入进液管段1.21，再经出液管段1.22的下出口段1.222流出，落至排尿腔1.11内经排尿口进入尿液通道2排至集尿容器中。

当小便完毕，进入冲水状态时，如图5所示，冲洗水7经进液管段1.21、从与之对接的出液管段1.22的左入口段1.221快速喷射，越过三通管中下出口段，经(位置较低的)三通管中右出口段1.223的下内壁迅速洒落于其下方杠杆构件1.3中瓢身部分1.32的瓢口中，使得杠杆瞬间变得左轻右重(瓢柄部分1.31轻于瓢身部分1.32)，迅速作顺时钟旋转，变成左高右低的状态，瓢柄部分1.31上的堵块1.36刚好密封住出液管段1.22中的下出口段1.222出口，从而使得后续从进液管段1.21流入的冲洗水全部导入排水腔1.12中，经水流通道3流入下水道连接管5或户外排水沟中。当便器中的余水流光时，杠杆构件恢复至自然状态(带有堵块1.36的瓢柄部分1.31呈下垂状态，瓢身部分1.32呈上翘状态)，堵在三通下出口段1.222的冲洗水落入瓢柄部分1.31进入排尿腔1.11，随后经排尿口进入尿液通道2上的存液弯2.1内进行密封，起到隔臭作用。

此处优选所述出液管段1.22中的下出口段1.222的容积可采用略大于所述尿液通道2上存液弯2.1的容积，存液弯2.1的具体设计尺寸，可与实施例1相同。

实施例3：

实施例3与实施例2不同之处在于：详见图6，所述导液部件1.2包括分体式进液管段1.21和出液管段1.22，所述进液管段1.21插入所述左入口段1.221内部，所述进液管段1.21中出口端下内壁高于出液管段1.22中右出口段1.223的下内壁。

实施例3的原理同实施例2。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。