CN110748663A - 真空中转式集便防反喷控制阀、集便系统及防反喷方法 - Google Patents

真空中转式集便防反喷控制阀、集便系统及防反喷方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种真空中转式集便防反喷控制阀、集便系统及防反喷方法，反喷控制阀，包括：阀体，中部设置有通槽，侧壁上设置有工作接口和气源接口，工作接口和气源接口均与所述通槽连通，且两者沿通槽的径向相邻设置；主阀芯，安装于所述通槽内，其形状与所述通槽相适应，且其外周加工环形凹槽；第一弹簧，安装于主阀芯一端与阀体之间，对主阀芯提供弹力，当第一弹簧处于压缩下限时，工作接口和气源接口通过所述环形凹槽连通；控制阀体，设置于所述阀体的靠近所述封头的端部，其内部中空，横截面上覆盖安装有弹性盘体结构，对真空部分进行密封，真空接口位于弹性盘体结构与封头之间，弹性盘体结构上预留延时节流孔。

Description

真空中转式集便防反喷控制阀、集便系统及防反喷方法
技术领域
本发明涉及一种真空中转式集便防反喷控制阀、集便系统及防反喷方法，该防反喷控制阀可以防止污物反喷至乘客，产生不良影响，主要应用在动车组真空中转式集便系统中。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
集便系统是卫生间的重要组成部分，广泛的应用在铁路客车上。早期铁路客车上的便器集便系统直接排放至车下铁轨的方式，不仅影响使用感受，而且污染自然环境。在国内外铁路客车上广泛应用真空集便器系统，其中真空中转式集便系统运用非常广泛，真空中转式集便系统，即在污物箱模块中设立一个中转箱，首先在中转箱内建立真空，将便器内的污水收集，然后系统向中转箱加压，将污水排至污物箱。真空中转式集便系统冲洗耗气量小，对污物封闭效果好，适于在压缩空气供应量严格，轻量化要求高的车型上安装。
由于系统存在向中转箱加压将污水排至污物箱的流程，所以在一些故障叠加的状态下，可能会发生乘客使用厕所时污物在正压作用下出现反喷现象，会对乘客和厕所环境造成一定危害。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种真空中转式集便防反喷控制阀、集便系统及防反喷方法。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：
一种真空中转式集便防反喷控制阀，包括：
阀体，中部设置有通槽，侧壁上设置有工作接口和气源接口，工作接口和气源接口均与所述通槽连通，且两者沿通槽的径向相邻设置；
主阀芯，安装于所述通槽内，其形状与所述通槽相适应，且其外周加工环形凹槽；
第一弹簧，安装于主阀芯一端与阀体之间，对主阀芯提供弹力，当第一弹簧处于压缩下限时，工作接口和气源接口通过所述环形凹槽连通；
封头，安装于所述通槽的一端，封头上加工导槽，导槽内依次设置有铁芯、密封块和堵头，铁芯与导槽端部之间连接有第二弹簧，堵头与所述主阀芯抵接，且堵头为中空结构，中空部分与主阀芯连通；密封块与导槽之间密封设置，密封块上加工有孔道，孔道与堵头的中空结构连通，所述气源接口通过供气节流孔道与所述导槽内部连通；
控制阀体，设置于所述阀体的靠近所述封头的端部，其内部中空，侧壁上设置有真空接口，真空接口处设置有单向膜片；
控制阀体的中空部分的横截面上覆盖安装有弹性盘体结构，对真空部分进行密封，真空接口位于弹性盘体结构与封头之间，弹性盘体结构与所述主阀芯垂直设置；
弹性盘体结构上预留延时节流孔，且弹性盘体结构的远离真空接头的一端与外界连通；
永磁体安装在弹性盘体结构上，与所述铁芯同轴安装，且与铁芯之间预留设定距离；
永磁体与所述封头之间设置有第三弹簧。
初始状态下，永磁体距离铁芯较远，铁芯在第一弹簧的作用下，使密封块上的孔道与供气节流孔道错开，实现对供气节流孔道的密封，同时主阀芯在第一弹簧的弹力下，保持靠近封头位置。
通过对控制阀体的内部中空部分抽真空时，弹性盘体结构发生形变，朝向封头运动，进而带动永磁体朝向封头运动，使永磁体与铁芯之间的距离减小，对铁芯的吸引力增大。铁芯在永磁体的吸引力作用下，克服第二弹簧弹力的作用，向永磁体方向运动。主阀芯、堵头和密封块在第一弹簧的弹力作用下朝向封头方向运动，直至密封块上的孔道与供气节流孔道连通，密封块停止运动。此时，在主阀芯的密封作用下，气源接口和工作接口被隔离，气源接口用于与外界供气源连接，一定压力的空气通过供气节流孔道流向密封块的孔道，并流向堵头的中空结构，在中空结构处形成一定压力，该压力推动主阀芯克服第一弹簧弹力，朝向第一弹簧方向运动。当主阀芯运动至环形凹槽与工作接口和气源接口相对时，停止运动。一定压力的气体直接通过气源接口进入阀体内，并通过工作接口流出，流至与工作接口连接的气缸，气缸动作，将便池的排泄阀阀板打开，即可将便池中的污物冲入中转箱中。
控制阀体内部抽真空10s左右后停止工作，此时由于单向膜片的作用，气体不能通过真空接口中进入，只能从弹性盘体结构上的延时节流孔缓慢进入，气缸复位时，将排泄阀阀板关闭。当进入控制阀体内的气体的量达到一定值时，弹性盘体结构恢复形状，带动永磁体复位，铁芯受到的磁力小于第二弹簧的作用力时，铁芯在第二弹簧的作用力下复位，密封块重新阻断与供气节流孔道的连通，空气无法对主阀芯产生一定压力的推力，进而在第一弹簧的推力下回复，环形凹槽离开工作接口和气源接口，实现对工作接口和气源接口的密封。完成一次循环。
采用该种结构可以有效防止厕所污物的反喷，保证厕所的使用安全性。
在一些实施例中，所述主阀芯的除环形凹槽之外的区域均与阀体内壁之间密封设置。可以有效防止高压空气的泄漏，保证工作的顺利进行。
在一些实施例中，所述弹性盘体结构为橡胶片，通过第一端盖固定在控制阀体的截面上，端盖上预留通孔。
空气可以通过通孔进入第一端盖内部，进而可以通过预留在橡胶片上的延时节流孔进入控制阀体内部，解除真空。
在一些实施例中，所述永磁体环形设置。可以对铁芯产生均匀的磁力，保证铁芯的顺利前进。
在一些实施例中，所述阀体的远离封头的一端设置有第二端盖，第一弹簧连接在第二端盖与主阀芯之间。
进一步的，所述第二端盖上预设通孔。空气可以通过通孔进入通槽内部，保证主阀芯顺利运动。
在一些实施例中，所述供气节流孔道的直径为0.4-0.8mm。
在一些实施例中，所述延时节流孔的直径为0.5-0.9mm。
一种真空中转式集便系统，包括：
所述防反喷控制阀；
压缩空气源，通过电磁阀与防反喷控制阀的气源接口连接；
气缸，与便池的排泄阀阀板连接，其供气管与所述工作接口连接；
真空发生器，与所述真空接口连接。
在一些实施例中，所述电磁阀为两位五通电磁阀。
一种真空中转式集便防反喷方法，包括如下步骤：
系统位于初始状态时，防反喷控制阀、排泄阀处于关闭状态，两位五通电磁阀、抽真空电磁阀处于失电状态，真空发生器不工作；
当按下冲洗按钮时，系统开始运行，真空发生器工作，1-3s后，两位五通电磁阀打开，对控制阀体内抽真空，抽真空设定时间后关闭抽真空；
控制阀体内真空度达到设定值时，防反喷控制阀开启，压缩空气进入气缸中，气缸带动排泄阀打开，将污物从便池转移至中转箱中；
控制阀体中进入空气后，防反喷控制阀在弹簧作用下关闭，完成将污物由便池到中转箱的转移过程。
在一些实施例中，抽真空的时间为10-13s。
本发明的有益效果为：
通过使真空参与排泄阀的控制，从物理条件，而非真空开关检测信号反馈的电信号使得真空参与排泄阀的打开或关闭动作，从而保证了系统不反喷的可靠性，本发明结构简单，成本低。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书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。
图1为本发明实施例的防反喷控制阀的结构示意图。
图2是本发明真空集便系统的结构示意图。
其中，1、第二端盖，2、阀体，3、工作接口，4、主阀芯，5、堵头，6、密封垫，7、先导孔，8、真空接口，9、单向膜片，10、控制腔，11、第一端盖，12、供气节流孔道，13、气源接口，14、密封块，15、铁芯，16、第二弹簧，17、第三弹簧，18、永磁体，19、橡胶片，20、延时节流孔，21、第一弹簧，22、密封圈，23、气缸，24、防反喷控制阀，25、两位五通电磁阀。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1所示，一种真空中转式集便防反喷控制阀，包括：
阀体2，中部设置有通槽，侧壁上设置有工作接口3和气源接口13，工作接口3和气源接口13均与所述通槽连通，且两者沿通槽的径向相邻设置；
主阀芯4，安装于所述通槽内，其形状与所述通槽相适应，且其外周加工环形凹槽；主阀芯4的除环形凹槽之外的区域均与阀体2内壁之间密封设置。可以有效防止高压空气的泄漏，保证工作的顺利进行。
第一弹簧21，安装于主阀芯4一端与阀体2之间，对主阀芯4提供弹力，当第一弹簧21处于压缩下限时，工作接口3和气源接口13通过所述环形凹槽连通；阀体2的远离封头的一端设置有第二端盖1，第一弹簧21连接在第二端盖1与主阀芯4之间。第二端盖1上预设通孔。由于主阀芯4与阀体2的通槽之间密封设置，所以在主阀体运动过程中，如果气体不流通，会造成主阀芯与阀体之间形成局部负压，使主阀芯难以顺利运动，在第二端盖1上设置通孔，空气可以通过通孔进入通槽内部，平衡主阀芯所在位置的压强，保证主阀芯顺利运动。
封头，安装于所述通槽的一端，封头上加工导槽，导槽内依次设置有铁芯15、密封块14和堵头5，铁芯15与导槽端部之间连接有第二弹簧16，堵头5为中空结构，中空部分与主阀芯4连通；密封块14与导槽之间密封设置，密封块14上加工有孔道，孔道与堵头5的中空结构连通，所述气源接口13通过供气节流孔道12与所述导槽内部连通；供气节流孔道12的直径为0.4-0.8mm，可以为0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm。
控制阀体，设置于所述阀体2的靠近所述封头的端部，其内部中空，侧壁上设置有真空接口8，真空接口处设置有单向膜片9；
控制阀体的中空部分的横截面上覆盖安装有弹性盘体结构，对真空部分进行密封，真空接口8位于弹性盘体结构与封头之间，弹性盘体结构与所述主阀芯4垂直设置；
弹性盘体结构上预留延时节流孔20，且弹性盘体结构的远离真空接头8的一端与外界连通；弹性盘体结构为橡胶片19，通过第一端盖11固定在控制阀体的截面上，第一端盖11上预留通孔。空气可以通过通孔进入第一端盖11内部，进而可以通过预留在橡胶片19上的延时节流孔20进入控制阀体内部，解除真空。延时节流孔的直径为0.5-0.9mm，可以为0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm。
永磁体18安装在弹性盘体结构上，与所述铁芯15同轴安装，且与铁芯15之间预留设定距离；
永磁体18与所述封头之间设置有第三弹簧17。
进一步的，所述永磁体18环形设置。可以对铁芯15产生均匀的磁力，保证铁芯15的顺利前进。
如图2所示，一种真空中转式集便系统，包括：
所述防反喷控制阀24；
压缩空气源，通过两位五通电磁阀25与防反喷控制阀24的气源接口连接；
气缸23，与便池的排泄阀阀板连接，其供气管与所述工作接口3连接；
真空发生器，与所述真空接口连接。
工作接口3为螺纹孔，接排泄阀气缸，真空接口8为螺纹接口，通中转箱气压。
初始状态下，永磁体18距离先导铁芯15较远，先导铁芯15在第二弹簧16的作用下，保持堵头5与密封块14的密封状态，同时主阀芯4在第一弹簧21的作用下保持靠右位置。
当中转箱开始抽真空时，两位五通电磁阀开始工作，气源接口13通入压力气体，压力气体进入供气节流孔12，真空通过真空接口8进入控制腔10，当真空度上升至设定值时，橡胶片19变形带动永磁体18到指定位置，先导铁芯15在磁力的作用下，带动密封块14向右运动，压力气体进入先导孔7内部，主阀芯4在压力气体的作用下向左运动，使工作接口3与气源接口13连通，压力气体控制排泄阀气缸运动，使得排泄阀打开。
真空发生器工作12s后停止工作，此时由于单向膜片9的作用，气体不能从真空接口8进入，只能从延时节流孔20中缓慢进入，此时主阀芯处于导通状态，排泄阀气缸复位时的气体从气源接口13回到两位五通电磁阀排出；当控制腔进入气体的量到一定值时，橡胶囊19变形到一定位置，先导铁芯15受到的磁力小于先导弹簧16的作用力时复位，密封块14阻断了先导孔7与气源连接，主阀芯4在工作弹簧21的作用下复位。
阀体2内部设有多个密封圈22，使得主阀芯4左右两端气路不连通。
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。

Claims (10)

1.一种真空中转式集便防反喷控制阀，其特征在于：包括：
阀体，中部设置有通槽，侧壁上设置有工作接口和气源接口，工作接口和气源接口均与所述通槽连通，且两者沿通槽的径向相邻设置；
主阀芯，安装于所述通槽内，其形状与所述通槽相适应，且其外周加工环形凹槽；
第一弹簧，安装于主阀芯一端与阀体之间，当第一弹簧处于压缩下限时，工作接口和气源接口通过所述环形凹槽连通；
封头，安装于所述通槽的一端，封头上加工导槽，导槽内依次设置有铁芯、密封块和堵头，铁芯与导槽端部之间连接有第二弹簧，堵头与所述主阀芯抵接，且堵头为中空结构，中空部分与主阀芯连通；密封块与导槽之间密封设置，密封块上加工有孔道，孔道与堵头的中空结构连通，所述气源接口通过供气节流孔道与所述导槽内部连通；
控制阀体，设置于所述阀体的靠近所述封头的端部，其内部中空，侧壁上设置有真空接口，真空接口处设置有单向膜片；
控制阀体的中空部分的横截面上覆盖安装有弹性盘体结构，真空接口位于弹性盘体结构与封头之间；
弹性盘体结构上预留延时节流孔，且弹性盘体结构的远离真空接头的一端与外界连通；
永磁体安装在弹性盘体结构上，且与铁芯之间预留设定距离；
永磁体与所述封头之间设置有第三弹簧。
2.根据权利要求1所述的真空中转式集便防反喷控制阀，其特征在于：所述主阀芯的除环形凹槽之外的区域均与阀体内壁之间密封设置。可以有效防止高压空气的泄漏，保证工作的顺利进行。
3.根据权利要求1所述的真空中转式集便防反喷控制阀，其特征在于：所述弹性盘体结构为橡胶片，通过第一端盖固定在控制阀体的截面上，端盖上预留通孔。
4.根据权利要求1所述的真空中转式集便防反喷控制阀，其特征在于：所述永磁体环形设置。
5.根据权利要求1所述的真空中转式集便防反喷控制阀，其特征在于：所述阀体的远离封头的一端设置有第二端盖，第一弹簧连接在第二端盖与主阀芯之间。
6.根据权利要求1所述的真空中转式集便防反喷控制阀，其特征在于：所述第二端盖上预设通孔。
7.一种真空中转式集便系统，其特征在于：包括：
权利要求1-6任一所述防反喷控制阀；
压缩空气源，通过电磁阀与防反喷控制阀的气源接口连接；
气缸，与便池的排泄阀阀板连接，其供气管与所述工作接口连接；
真空发生器，与所述真空接口连接。
8.根据权利要求7所述的真空中转式集便系统，其特征在于：所述电磁阀为两位五通电磁阀。
9.一种真空中转式集便防反喷方法，其特征在于：包括如下步骤：
系统位于初始状态时，防反喷控制阀、排泄阀处于关闭状态，两位五通电磁阀、抽真空电磁阀处于失电状态，真空发生器不工作；
当按下冲洗按钮时，系统开始运行，真空发生器工作，1-3s后，两位五通电磁阀打开，对控制阀体内抽真空，抽真空设定时间后关闭抽真空；
控制阀体内真空度达到设定值时，防反喷控制阀开启，压缩空气进入气缸中，气缸带动排泄阀打开，将污物从便池转移至中转箱中；
控制阀体中进入空气后，防反喷控制阀在弹簧作用下关闭，完成将污物由便池到中转箱的转移过程。
10.根据权利要求9所述的真空中转式集便防反喷方法，其特征在于：抽真空的时间为10-13s。
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