一種機車用化學型節(jié)水便器系統(tǒng)及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種機車用化學型節(jié)水便器系統(tǒng)及控制方法，包括座便器和污物箱。其中座便器主要包括便盆、排泄閥、攪拌裝置、下粉裝置、排污裝置，包括排泄閥裝置、沖洗裝置、下粉裝置、攪拌裝置、排污儲藏裝置，所述的排泄閥裝置的一側設有與其相通的沖洗裝置，排泄閥裝置的底部與其相通的攪拌裝置，所述的攪拌裝置與下粉裝置相通，且攪拌裝置與排污儲藏相通。其中，污物箱可設置在衛(wèi)生間內，無需懸掛在車底；粉末藥劑由天然高分子有機化合物配置而成，具有消毒、殺菌、除臭、吸收的功效，能將糞便快速熟化處理，達到糞便無臭無害化處理。該系統(tǒng)具有節(jié)水、節(jié)能、結構簡單、維護方便等特點，尤其適用于空間緊湊的機車、飛機、輪船司機使用。
【專利說明】一種機車用化學型節(jié)水便器系統(tǒng)及控制方法
[0001]
【技術領域】
[0002]本發(fā)明屬于衛(wèi)生設備領域，涉及一種化學型免水沖的糞便處理設備及控制方法，尤其適用于空間緊湊的機車、飛機、輪船司機使用。
【背景技術】
[0003]糞便直排問題一直困擾著我國鐵路事業(yè)的發(fā)展，2003年“非典”以后，鐵路列車開始大批量改造加裝集便器系統(tǒng)。目前列車廁所主要有水沖式集便器和免水沖式集便器兩大類，其中水沖式的集便器包括壓力沖水式和真空抽吸式兩種，美國摩諾哥、瑞典依瓦克、韓國昌源等公司已經將該技術推廣到各個列車系統(tǒng)。
[0004]免水沖式包括打包式、生態(tài)型等，其結構和處理形式各異，例如中國專利200910008633.6《適合機車或輪船司機使用的生態(tài)廁所》、200410060362.6《干化式生態(tài)廁所》、200910008634.0《客運列車生態(tài)廁所》、國外專利PCT/CN2007/002591、美國專利US20060143814A1、臺灣專利TW0408207B等均對便器除臭、微生物發(fā)酵等技術進行了介紹，這些技術已經廣泛應用在鐵路客車、機車上，經過裝車試行一段時間后，依然存在一系列問題。水沖式便器主要表現在:用水量大、結構管路復雜、故障率高、需增加卸污單元、卸污菌群傳播等問題；微生物處理技術效率低、處理完廁所臭氣不能完全消除、發(fā)酵槽內部拐角清理難等問題；打包式處理方式存在運行成本高、污物搬運尷尬的問題。上述幾種情況存在要么“節(jié)水不節(jié)支”，要么“節(jié)支不節(jié)水”的現象。
【發(fā)明內容】
[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種專門為解決鐵路糞便直排問題的化學型免沖水式的糞尿處理潔具，其采用了高效的無害化、資源化處理劑，對每次產生的排泄物進行消毒、殺菌、除臭和熟化處理，使之形成為天然的有機肥。本產品集成了化學、電子、機械、控制、材料等領域的多項新技術，具有節(jié)能節(jié)水、殺菌環(huán)保、資源再生等特點。
[0006]本發(fā)明采用的技術方案如下:
一種機車用化學型節(jié)水便器系統(tǒng)，包括排泄閥裝置、沖洗裝置、下粉裝置、攪拌裝置、排污儲藏裝置、系統(tǒng)控制裝置，所述的排泄閥裝置的一側設有與其相通的沖洗裝置，排泄閥裝置的底部與其相通的攪拌裝置，所述的攪拌裝置與下粉裝置相通，且攪拌裝置與排污儲藏相通，所述排泄閥裝置、沖洗裝置、下粉裝置、攪拌裝置和排污儲藏裝置的控制信號均接至系統(tǒng)控制裝置中，實現系統(tǒng)協(xié)調動作。
[0007]所述的系統(tǒng)還包括一個消毒裝置，所述的消毒裝置單獨的設于系統(tǒng)的一側。
[0008]所述的排泄閥裝置包括便盆、氣動閥門、電磁閥門和氣源管路，所述的氣動閥門安裝在便盆下面，大小便后，糞便尿液需通過氣動閥門進入攪拌裝置；氣源管路為氣動閥門提供氣源，且電磁閥門安裝在氣源管路中，控制氣源管路的開閉，進而實現對氣動閥門的控制。
[0009]所述便盆內表面噴涂納米抗油污材料。
[0010]所述沖洗裝置包括沖洗管路和沖洗環(huán)，所述的沖洗環(huán)安裝在便盆的一側，通過沖洗管路與水源相接。
[0011]所述下粉裝置包括粉箱，所述的粉箱安裝便盆外殼后部的支架上，且連接與其相通的下粉管，所述的下粉管與螺旋輸送裝置相通，且所述的螺旋輸送裝置通過電機驅動裝置驅動，且所述的電機驅動裝置將粉箱內的化學藥劑粉末輸送到攪拌槽。
[0012]所述的螺旋輸送裝置包括輸送電機、下粉螺旋軸、同步帶和同步輪，輸送電機通過同步輪和同步軸驅動下粉螺旋軸。
[0013]所述攪拌裝置包括攪拌槽、電機驅動機構、攪拌機構，所述的攪拌槽與便盆相通，且在攪拌槽內設有一個由電機驅動的攪拌機構。
[0014]所述排污儲藏裝置包括排污泵和儲物箱，所述的攪拌槽通過排污管與污物箱相通，且排污泵設置于攪拌槽的排污口。
[0015]所述消毒裝置，采用多重納米光子波空氣凈化器，該裝置放置在衛(wèi)生間內。
[0016]所述排泄閥裝置中的電磁閥門、沖洗裝置中的沖洗管路、下粉裝置中的電機驅動裝置、螺旋輸送裝置中的輸送電機、攪拌裝置中的電機、排污儲藏裝置中的排污泵、消毒裝置中的空氣凈化器，其接口與信號均接至系統(tǒng)控制裝置中。
[0017]一種機車用化學型節(jié)水便器系統(tǒng)的控制方法，如下:
步驟1:在控制裝置中按下沖洗鍵；
步驟2:控制系統(tǒng)判斷粉沫傳感器是否正常？若不正常，報警并提示添加粉末，若正常，轉到步驟3;
步驟3:判斷氣源壓力是否大于3Mpa?若是，則轉到步驟4，若否，則檢查氣源壓力； 步驟4:等待2秒中后，沖洗閥打開，沖洗時間0.5S ；
步驟5:下粉電機啟動，動作時間T ；
步驟6:攪拌電機啟動，動作時間4-6分鐘；同時攪拌電機啟動到4分30秒的時候，排
污泵動作；
步驟8:控制裝置判斷沖洗鍵的累計次數為是否30次？若否，報警并提示添加粉末，若是，系統(tǒng)停止。
[0018]本發(fā)明的工作過程如下:
按下沖洗按鈕后，系統(tǒng)通過氣源管路將排泄閥門打開，同時通過沖洗環(huán)噴入少量清水；在重力作用下糞便落入攪拌槽后，系統(tǒng)驅動下粉電機工作，驅動同步輪輸送機構向攪拌槽內定量輸送粉末；一定時間后，排泄閥門關閉，同時攪拌電機工作，驅動攪拌裝置將粉末和糞便攪拌，4~10分鐘后，排污泵動作，將污物排入污物箱中，完成一個處理循環(huán)。其中本便盆內壁采用了納米級抗污粒子的高分子新材料，確保表面無污染；粉末由天然的礦物粉末和高分子有機化合物配置而成，具有高效殺菌除臭濃縮的特效。
[0019]本發(fā)明與現有技術相比，具有以下優(yōu)點和積極效果:
O采用便盆表面納米 鍍層技術，根據實際工況，配合高壓噴水沖洗模塊，最大限度地提高了沖洗效率，節(jié)約用水量達85%以上，甚至做到完全免水沖效果；
2)采用螺旋下粉機構，通過步進電機驅動同步帶、同步輪，在控制下粉時間和轉速的基礎上，可使下粉機構簡單可靠、下粉準確，同時可降低產品材料成本；
3)采用表面噴涂納米鍍層材料的三葉式攪拌槳進行攪拌，攪拌一定時間后，通過直流自吸排污泵，將處理物排到污物箱內，可最大限度地排空攪拌槽內污物，以便等待下一次循環(huán)使用，可使系統(tǒng)無故障連續(xù)運行；
4)化學藥劑內添加了吸水、除臭、消毒殺菌材料，可達到快速殺菌熟化糞便的功效；處理排放物滿足糞便無害化衛(wèi)生標準、惡臭污染物排放標準。同時在衛(wèi)生間內，安裝納米光氫離子空氣凈化機，使衛(wèi)生間內空氣流通無異味；
5)采用本處理技術，可免去懸掛在車底的污物箱；改為放置在衛(wèi)生間內的小型污物箱，內置塑料袋，當污物滿后，將處理物提出至車外指定堆放點，以便使之成為無毒無害的土壤專用改良原理，實現資源二次利用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1干式便器系統(tǒng)正面圖；
圖2干式便器系統(tǒng)右剖視圖；
圖3干式便器系統(tǒng)左剖視圖；
圖4干式便器系統(tǒng)后視圖；
圖5系統(tǒng)控制流程圖；
圖6系統(tǒng)維護流程圖；
圖中:1.便器外殼2.加粉口 3.便器蓋4.吸污管5.排污泵6.排污管7.污物箱8.便盆9.沖洗管10.粉箱11.化學藥粉12.下粉管13.下粉螺旋軸14.同步輪A 15.同步帶A 16.同步輪B 17.下粉電機18.輸粉管19.攪拌軸20.攪拌槳21.底板22.支塊23.攪拌槽24.閘板閥25.支架26.攪拌電機27.同步輪C 28.同步帶B 29.同步輪D 30.卡槽31.傳感器。
【具體實施方式】
[0021 ] 如圖f 6所示，便器外殼I的形狀，便盆口處拋物線光滑過渡，下面呈方形，后面有個方形盒子，整個便器側面有個開口。
[0022]如圖1所示，便器外殼I上部設置加粉口 2，便器外殼I上安裝便器蓋3，吸污管4從便器外殼I的一側下部伸出，與排污泵5入口相連；排污泵5的另一側連接排污管6，排污管6伸直污物箱7內。
[0023]其中，所述便器外殼I采用玻璃鋼材質，所述吸污管4具有一定抗負壓能力；所述排污泵5具備一定的自吸能力，同時泵腔能夠通過不低于20_粒徑的顆粒，干轉運行時間不低于I分鐘，不僅短時可以抽氣而且能夠抽吸氣液混合物；污物箱7內可放置塑料袋，可將污物排放至塑料袋內，方便清理。
[0024]如圖2所示，所述便器外殼I內設置便盆8，便盆8下放置氣動閘板閥24，氣動閘板閥24下放置攪拌槽23 ;系統(tǒng)工作時，氣動閘板閥24打開后，糞便從便盆8落入攪拌槽23內。系統(tǒng)米用氣動閘板結構，一方面在使用時，打開板閥，不使用時關閉板閥，使糞便尿液氣味與外界隔絕；另一方面根據實際工況提供外源氣源，在給定氣源壓力大于0.3Mpa以上時，開啟關閉可靠性高，有利于增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。[0025]所述便器外殼I后部設置粉箱10并安裝在支架25上，粉箱10下部安裝下粉管12，下粉管12另一端與輸粉管18相連；輸粉管18與攪拌槽23相連；化學藥劑11通過加粉口 2加到粉箱10內，化學藥劑11靠重力作用通過下粉管12流到輸粉管18中，在攪拌軸13的作用下流到攪拌槽23中。
[0026]所述螺旋下粉軸13，是通過下粉電機17依次驅動同步輪B16、同步帶A15、同步輪A14帶動螺旋下粉軸13轉動，其中，所述電機17為直流步進電機。
[0027]攪拌電機26固定在支架25上，攪拌電機26依次驅動同步輪C27、同步帶B28、同步輪D29轉動，從而驅動攪拌軸19、攪拌槳20運動。攪拌槳20在一定的轉速下將落入攪拌槽23的糞便和化學藥劑均勻混合,其中，攪拌軸19的旋轉速度一般為6(T90rpm,攪拌時間為4飛分鐘。
[0028]攪拌槽23 —側依次與吸污管4、排污泵5、排污管6、污物箱7相連。在攪拌一定時間后，排污泵5動作，將污物排出至污物箱7中。
[0029]為更好的縮小安裝空間，攪拌槽23下部安裝墊塊22，使同步輪C27、同步帶28、同步輪29在攪拌槽底下運轉。其中所述墊塊可以均勻支撐在攪拌槽底部的三個角上。
[0030]卡槽30、支架25安裝在底板28上，便器外殼I的開口卡在卡槽30上。采用卡槽的連接形式，可以方便便器內的水管、氣管、電線管等從便器外殼中集中出入，與外部連接。
[0031]沖洗環(huán)9根據需要連接外部沖水管，在便器運行時噴入少量清水；根據實際運行的需求，可設置傳感器31，用于檢測粉箱內粉末所剩多少，給出報警信號。
[0032]其中，排污泵5、沖洗管9、下粉電機17、閘板閥24、攪拌電機26、傳感器31的接口與信號均接至系統(tǒng)控制裝置中，該裝置可根據空間維護情況，安裝在機車上，便于統(tǒng)一檢修。
[0033]發(fā)明所述下粉電機同步帶輪連接結構、排污管路連接結構、支架與底板的連接結構等不僅包含圖中所示描述實例，同時包含其他原理相同的、不同形狀尺寸的安裝形式。
[0034]其中便盆8和攪拌槽23內表面均噴涂新型抗油污材料，實踐中噴涂特氟龍涂層效果較好。
[0035]化學藥劑的配置主要由吸水樹脂、殺菌消毒粉末、腐植酸、除臭劑等按一定比例配置而成，配置后使其富含甲基、乙基、羥基、草酸根、氨基等，達到糞便短時間內殺菌除臭并熟化成糊狀的目的。處理完后，處理物達到符合無害化衛(wèi)生標準及惡臭污染物排放標準的規(guī)定。
[0036]工作流程:按下沖洗按鈕后，系統(tǒng)通過氣源管路將排泄閥門打開，同時通過沖洗環(huán)噴入少量清水；在重力作用下糞便落入攪拌槽后，系統(tǒng)驅動下粉電機工作，驅動同步輪輸送機構向攪拌槽內定量輸送粉末；一定時間后，排泄閥門關閉，同時攪拌電機工作，驅動攪拌裝置將粉末和糞便攪拌，4飛分鐘后，排污泵動作，將污物排入污物箱中，完成一個處理循環(huán)。
[0037]小便使用:為節(jié)約藥劑，小便后不建議按沖洗按鈕；在便盆內尿液儲存較多后，可按沖洗按鈕。
[0038]大便使用:每次大便完畢后，按下沖洗按鈕；每次系統(tǒng)處理時間間隔為4飛分鐘，連續(xù)使用系統(tǒng)時，在時間間隔內，下一個沖洗動作視為無效指令；本次處理循環(huán)完畢后，方可進入下一個沖洗循環(huán)。[0039]維護流程:按下維護按鈕后，系統(tǒng)通過氣源管路將排泄閥門打開，同時噴入一定量清水，攪拌電機動作，驅動攪拌機構清洗攪拌槽一定時間后，排污泵動作，將清洗后產生的污水排入污物箱中，完成一個清洗循環(huán)。
[0040]其中，系統(tǒng)控制流程，如圖5所示；
步驟1:在控制裝置中按下沖洗鍵；
步驟2:控制系統(tǒng)判斷粉沫傳感器是否正常？若不正常，報警并提示添加粉末，若正常，轉到步驟3;
步驟3:判斷氣源壓力是否大于3Mpa?若是，則轉到步驟4，若否，則檢查氣源壓力； 步驟4:等待2秒中后，沖洗閥打開，沖洗時間0.5S ；
步驟5:下粉電機啟動，動作時間T ；
步驟6:攪拌電機啟動，動作時間4-6分鐘；同時電機啟動到4分30秒的時候，排污泵動作；
步驟8:控制裝置判斷沖洗鍵的累計次數為是否30次？若否，報警并提示添加粉末，若是，系統(tǒng)停止。
[0041]系統(tǒng)維護流程，如圖6所示，如下:
步驟1:在控制裝置中按下維修鍵；
步驟2:1S后,啟動閘板閥；
步驟3判斷氣源壓力是否大于3Mpa?若是，則轉到步驟4，若否，則檢查氣源壓力； 步驟4等待2秒中后，沖洗閥打開，沖洗時間I S;` 步驟5攪拌電機啟動，動作時間4-6分鐘；同時電機啟動到4分30秒的時候，排污泵動作；
步驟6控制裝置判斷清洗動作是否夠2次？若是，系統(tǒng)停止，并關閉閘板閥，若否，系統(tǒng)報警并提示添加粉末。
【權利要求】
1.一種機車用化學型節(jié)水便器系統(tǒng)，其特征在于:包括排泄閥裝置、沖洗裝置、下粉裝置、攪拌裝置、排污儲藏裝置、系統(tǒng)控制裝置，所述的排泄閥裝置的一側設有與其相通的沖洗裝置，排泄閥裝置的底部與其相通的攪拌裝置，所述的攪拌裝置與下粉裝置相通，且攪拌裝置與排污儲藏相通，所述排泄閥裝置、沖洗裝置、下粉裝置、攪拌裝置和排污儲藏裝置的控制信號均與系統(tǒng)控制裝置相連。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述的系統(tǒng)還包括一個消毒裝置，所述的消毒裝置單獨的設于系統(tǒng)的一側，采用多重納米光子波空氣凈化器。
3.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述的排泄閥裝置包括便盆、氣動閥門、電磁閥門和氣源管路，所述的氣動閥門安裝在便盆下面，大小便后，糞便尿液需通過氣動閥門進入攪拌裝置；氣源管路為氣動閥門提供氣源，且電磁閥門安裝在氣源管路中，控制氣源管路的開閉，進而實現對氣動閥門的控制。
4.如權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述便盆內表面噴涂納米抗油污材料。
5.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述沖洗裝置包括沖洗管路和沖洗環(huán)，所述的沖洗環(huán)安裝在便盆的一側，通過沖洗管路與水源相接。
6.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述下粉裝置包括粉箱，所述的粉箱安裝便盆外殼后部的支架上，且連接與其相通的下粉管，所述的下粉管與螺旋輸送裝置相通，且所述的螺旋輸送裝置通過電機驅動裝置驅動，且所述的電機驅動裝置將粉箱內的化學藥劑粉末輸送到攪拌槽。
7.如權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述的螺旋輸送裝置包括下粉螺旋軸、同步帶和同步輪，電機通過同步輪和同步軸驅動下粉螺旋軸。
8.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述攪拌裝置包括攪拌槽、電機驅動機構、攪拌機構，所述的攪拌槽與便盆相通，且在攪拌槽內設有一個由電機驅動的攪拌機構。
9.如權利要求1所述的系統(tǒng)，`其特征在于:所述排污儲藏裝置包括排污泵和儲物箱，所述的攪拌槽通過排污管與污物箱相通，且排污泵設置于攪拌槽的排污口。
10.如權利要求1所述的系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:如下: 步驟1:在控制裝置中按下沖洗鍵； 步驟2:控制系統(tǒng)判斷粉沫傳感器是否正常？若不正常，報警并提示添加粉末，若正常，轉到步驟3; 步驟3:判斷氣源壓力是否大于3Mpa?若是，則轉到步驟4，若否，則檢查氣源壓力； 步驟4:等待2秒中后，沖洗閥打開，沖洗時間0.5S ； 步驟5:下粉電機啟動，動作時間T ； 步驟6:攪拌電機啟動，動作時間4-6分鐘；同時攪拌電機啟動到4分30秒的時候，排污泵動作； 步驟8:控制裝置判斷沖洗鍵的累計次數為是否30次？若否，報警并提示添加粉末，若是，系統(tǒng)停止。
【文檔編號】B61D35/00GK103612642SQ201310521367
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年10月29日 優(yōu)先權日:2013年10月29日
【發(fā)明者】唐晶, 李建軍, 葛會超, 毛茂, 唐永超, 任亮, 王玉秋, 嚴巾堪 申請人:山東華騰環(huán)?？萍加邢薰?br>