CN1260429A - 粪便的输送装置 - Google Patents

Abstract

真空下水道系统包括在周期抽空循环下应用的卫生单元(1);第一下水道管(2);产生真空的机构(5);及依序操作第一下水道阀从卫生单元通过第一下水道管(2)进行真空吸入粪便输送的机构。以两个阶段实现从卫生单元粪便物料的真空输送。第一阶段包括从卫生单元将粪便输送到中间容器第二阶段包括,当卫生单元(1)和第一下水道管之间的连接关闭时,在真空下将粪便从中间容器(3)通过第二下水道阀(7)和第二下水道管(6)输送到收集机构(21)。

Description

粪便的输送装置

本发明涉及真空下水道系统，用于输送粪便到收集容器，市政下水道或类似的地方。

一个与真空下水道系统相关的基本问题是它们产生的噪音太大。当下水道阀打开和关闭时，和空气吸入到打开的下水道时产生噪音。真空下水道技术要求紧跟着需要输送的废料立即吸入相当多的空气，快速流入到下水道中。还有下水道阀必须很快地打开和关闭。这些作用造成显著地产生噪音的压力变化。

在大的真空下水道系统中降低噪音水平是很困难的。这是因为长的下水道有大的总容积，这意味着必须将大量的空气吸入到下水道中。

本发明的目的是创造一种下水道装置，它完全是根据真空下水道技术，它可很适合应用于，特别是，大型的真空下水道系统中，该装置中噪音水平低和很容易实现操作控制。

按照本发明，提供了一种如接着的权利要求1所要求的真空下水道系统。这种类型的真空下水道系统把真空下水道技术的各项优点与低噪音水平结合起来，而不管下水道的容积是否很大。

本发明是根据两个观察到的现象。第一须通过卫生单元，即抽水马桶引入到下水道中的空气量越少，产生的噪音也越小。第二，在抽空卫生单元时，如果可以降低所讨论的空气流的平均速度，也减小噪音的水平。

按照本发明，从卫生单元，即抽水马桶抽空和输送粪便是用两个阶段完成，两者都抽入到真空下的下水道。在第一阶段，实现粪便输送，大家知道，在真空下从第一下水道部分进入到中间容器。尽可能使得输送的距离短和加真空的体积相对较小。不管真空下水道系统总的尺寸，粪便输送的第一阶段可以在标准设计的系统中实现，标准设计提高功能上的可靠性，因为可以修整标准系统使它的功能度最优化。从美国专利5,133,853号已知有这类初始功能的小尺寸的真空下水道装置。它们的主要不足在于真空诱导的粪便输送终止在中间的容器。从那里开始，粪便必须用加压空气或另一种加压载体输送。在大系统中这确实使人烦恼。按照本发明，整个粪便输送的机理是根据真空下水道技术，在任何输送阶段除了大气不需要加压载体。因此，按照本发明的系统可以应用在大型的真空下水道网络中，如客轮式各类旅店中。由于本发明特定的特征，真空网络的规模对噪音水平没有负面的影响。

优点是按照本发明的系统，包括控制粪便输送第一阶段的机构，所以通过卫生单元流入到中间容器的空气把中间容器的压力提高到至少接近大气压的水平。这就减小了空气流的平均速度，也就减小了噪音水平。另一方面，适当地选择中间零器的大小，从而在第一输送阶段之后，容器中包含足够体积的空气，以便在实现第二阶段粪便输送时不需要补充外部的空气到中间容器或到它的下水道下游部分。如果不需补充外部空气，系统的结构保持相当的简单，就减小可能产生泄漏点的数目。如果卫生单元是抽水马桶，推荐中间容器的容积至少是4升。最好是比较大些，例如10到15升。

在优选的实施方案中，第一下水道部分的下游端形成倒的U字形，注入到中间容器的上部中。第一下水道部分的下游端应该比中间容器中收集的污水表面明显地高出一段。因此，在中间容器中和第一下水道部分中有一定体积的空气，这在技术上对第二阶段的粪便输送是有利的。

如果第一下水道部分保持相当短，在其中的粪便输送造成的噪音就会尽可能地小。一般来说，第一下水道部分从它的下水道阀到它在中间容器中的下游端的总长度，最多3米，最好为2米。

在真空下水道中，物料输送，特别是靠近卫生单元的下游，向上方向一般做得最可靠。如果第一下水道部分的下游端明显地高于它的上游端，这是有利的。

在粪便输送的第一阶段和第二阶段用系统的真空发生装置维持在所谓的“系统真空”，以便利用相同的真空水平，这是有利的。这个真空水平最好给定在下水道中的绝对压力为大气压的约75％-30％。如果下水道中的绝对压力约为大气压的65％-40％，通常达到最好的操作可靠性。

如果中间容器的容积是可变的，并可通过可动的机构，如膜片，活塞式类似物进行控制，就能提高粪便输送的第一阶段的效率。这个概念是在粪便输送第一阶段开始时保持中间容器的容积很小，和到这个阶段结束时容积扩大。这就提高了粪便输送第一阶段的效率。在有利的实施方案中，控制中间容器容积的机构是压力操作的。最好是由“系统真空”操作。这样，中间容器容积的变化可以适合粪便输送的第一阶段，从而中间容器的容积在输送的第一阶段开始时自动显著地小于该阶段结束时的容积。在容积控制机构的作用和下水道阀的作用之间互相连接有段时间是有利的。如果容积的变化是通过下水道阀的操作机构气动控制的话，这是可以做到的。这样的系统最有可能以对系统作用最有利的方式控制中间容器的容积。同时控制机构的结构保持相当简单并根据先前已经应用在真空下水道系统中的控制技术。

通过布置中间容器经第二下水道阀连接到第二下水道部分，可以简化按照本发明的系统结构。第二下水道阀它的开和关闭运动与将卫生单元连接到第一下水道部分的下水道阀的动作相连接。基本思路是当一个下水道阀开启时另一个关闭，反之亦然。通过布置下水道管使两个下水道阀互相靠近到它们的操作机构可以机械地互相连接，可以很容地达到上述这样作用上的连接。另一种是，两个下水道部分可以连接到同一个盘形阀上，使得阀盘中通流开口可以与两个下水道部分中的一个或另一个对齐。

在实践中减小噪音水平的最好办法是将卫生单元安装在室内，而把中间容器安装在墙外或室内任何有限制的区域内。当在粪便输送的第一阶段中充满中间容器时和当在粪便输送的第二阶段中抽空中间容器时室内的有限区域对产生的噪音起到隔离作用。

下面，将参考所附的示意图对本发明进行更加充分的描述，附图有：

图1表示抽水马桶采用的按照本发明的系统；和

图2表示图1的系统中两个下水道阀怎样可以在功能上互相连接起来。

在附图中，1表示真空的抽水马桶，2是与其连接的第一下水道部分。第一下水道部分2引入到中间容器3。从抽水马桶1输送粪便物料由下水道阀4控制，通常该阀是关闭的，如果在下水道2中有足够强度的真空可有效地输送抽水马桶的粪便，那末该阀可以打开。由真空泵5产生系统的真空。

从中间容器3引出另一根下水道管6。这根管子在它的上游端有下水道阀7，原则上它与下水道阀4以相同的方式工作。当下水道阀4关闭时下水道代7保持开启，但当下水道阀4要打开时下水道阀7则关闭。下水道管6引到贮罐21，它可以通过装置(未表示)与管6分离，以便允许贮罐处于大气压下，而不管真空泵连续维持管6中的真空约为一半的大气压。这类的装置是已知的，例如从下列专利出版物中，美国专利3,629,099；4,184,506；4,034,421和4,246,925号。如这里所用的那样，词“贮罐”包括任何类型粪便的目的地，如图1和2中说明的收集容器，或公共的下水道管线。

图1中所示装置的作用如下：压力传感器控制真空泵5，使泵连续保持下水道管6中约一半大气压的真空，但在上限和下限之间有一定的波动。在装置的静止状态，在中间容器3和下水道管2中也达到同样的真空度。为抽空抽水马桶1，阀7关闭和阀4打开。因此，大气压迅速把抽水马桶中存积的粪便压到下水道管2中，并通过那里到中间容器3。阀4保持打开要足够长，以便把中间容器3中的压力提高到大气压左右的水平，这需要1秒或几秒的时间。然后阀4关闭和阀7打开，由于在管道6中的真空，中间容器3中在大气压下的空气把收集在中间容器中的粪便压入管道6。阀7保持打开，因而由真空泵5产生的真空又传到中间容器3和管道2。

系统的功能由控制装置9控制，抽水马桶要求冲洗的按钮10与该装置连接。控制装置9的作用是大家知道的，因而这里不再解释。控制装置9可以是在真空下水道系统中通常所用的装置，由芬兰，赫尔辛基的依维克国际奥依公司(Evac International Oy)制造，以商标EVAC90出售。通过单向阀17这个装置与连续在真空下的真空下水道部分连接。通过压下压接钮10，起动控制装置9。控制装置9包括机构用来连接同系统的真空源5相连的各个不同操作装置，从而控制下水道阀4和7的作用和开、关运动的时间，和控制与抽水马桶连接的冲洗水管道22的关闭阀18的作用和开、关运动的时间。

通过在中间容器3装设控制它容积的装置可以实现所描述的功能。在图1中，这样的装置有可移动的气密的柔性膜11安装在容器3的上部。当容器3在真空状态时，膜11在它的低位，被大气压压在支持板12上。那时容器3的内部容积是最小的，在图示的实施方案中，这时容积约为5-7升。当下水道阀4打开，控制装置9通过管道14把容器3膜片11上方的空间，该空间也是约5-7升，连接到系统的真空源，从而使膜片11取虚线所示的位置，接近容器3上部的内表面。膜片11保持在这个位置，直到下水道阀4又被关闭。在这种情况下，在下水道阀7打开之前，在容器3中的压力是大气压，它保持膜片11在膜片的高位，甚至当装置9不再在膜片的上侧保持真空时也是这样。

描述的整个装置有下述优点：中间容器3的容积在开始时是小的，这意味着将粪便从抽水马桶1输送到容器3所需的空气量也是相当小。这帮助减小噪音的水平。当容器3的容积通过膜片11的运动扩大时，通过下水道阀4附加的空气流入到容器3，这个空气流的速度相对较低，所以不会产生太大的噪音。

为了防止中间容器3中积存的粪便反流到管道2中，下水道部分2的下游端注入到中间容器3自由内部空间的上部是有利的，最好使下水道部分2的下游端形成倒的U字形，如图1中所示那样。下水道部分2从阀4到下水道部分的下游端的总长度，按照图1的实施方案，约1.5米。在这个长度中大部分是向上朝向的，为获得有效的粪便物料真空吸入输送，这样是有利的。

在图2表示的实施方案中，以盘形阀的形式设置下水道阀4和7。在美国专利4,713,847号中表示了适合这个目的的一种阀的类型。阀4和7组合成一个阀装置15连接到管道2也连接到管道6。在阀装置15的壳体内，有可以转动的圆形阀盘23，从操作装置16接受它的运动功率。阀盘23可以有一个流通的开口24，它交替地取与管道2或管道6相对齐的位置，或者有两个流通的开口，其中一个离开管道2位置时另一个移到管道6的位置，或者相反。如果使用两个流通的开口，在图示的实施方案中，有可能设置阀体(盘23)的运动使得阀盘23所需的转动角度比使用一个流通开口时转动角度小。当只有一个流通孔时，也有可能管道2，6不是相对盘23的转动轴径向对称布置，相反是成一角度互相靠近。代替可转动的圆形阀盘，阀体可以有许多不同的形式，例如扇形板(它是放置在阀内的部分盘，或者小于360度的扇形)，或者线性移动的板。组合阀15的操作单元16可以装设为真空控制的装置，由“系统真空”和大气之间的压差提供动力，或电动的装置以及其他的装置。

抽水马桶1安装在室19内。与其相连的中间容器3和控制装置最好位于室19墙壁20的另一侧，以便减小室19内的噪音水平。

本发明并不局限于所示的各个实施方案，但是在所附权利要求的范围内可以有各种修改。

Claims (13)

1.一种真空下水道系统包括在周期抽空循环下应用的卫生单元(1)，第一下水道管(2)，通过常闭的第一下水道阀(4)与卫生单元相连，在第一下水道管(2)中产生真空的机构(5)，及依序操作第一下水道阀从卫生单元(1)通过第一下水道管(2)而进行真空吸入粪便输送的机构，其特征在于，以两个阶段实现从卫生单元(1)粪便物料的真空输送，第一阶段包括已知的从卫生单元(1)通过所述的第一下水道管(2)将粪便输送到中间容器(3)，第二阶段包括，当卫生单元(1)和第一下水道(2)之间的连接关闭时，在真空下将粪便从中间容器(3)通过第二下水道阀(7)和第二下水道管(6)输送到收集机构(21)或污水机构。

2.按照权利要求1所述的系统，其特征在于系统包括控制机构(9)，用于在真空输送的第一阶段保证有足够的空气通过卫生单元(1)流入到中间容器(3)，并保证在中间容器(3)中的压力升高到至少接近大气压。

3.按照权利要求1或2所述的系统，其特征在于中间容器(3)的尺寸做成在粪便输送第一阶段后能保留足够的空气，以便保证不需外界空气补充就能适当地实现第二阶段的粪便输送。

4.按照权利要求1，2或3所述的系统，其特征在于中间容器的容积至少4升，最好10～15升。

5.按照上述任何一项权利要求所述的系统，其特征在于第一下水道管(2)的下游端进入到中间容器(3)的上部。

6.按照上述任何一项权利要求所述的系统，其特征在于第一下水道管(2)从第一下水道阀(4)到第1下水道管的下游端的总长度最长为3米最好为2米。

7.按照上述任何一项权利要求所述的系统，其特征在于第一下水道管(2)的下游端显著地高于第一下水道阀(4)。

8.按照上述任何一项权利要求所述的系统，其特征在于真空系统中所用压力的通常水平，是公知的大气压的约75％到30％，最好为65％-40％。

9.按照上述任何一项权利要求所述的系统，其特征在于中间容器(3)的容积通过可移动的机构(11)进行控制。

10.按照权利要求9所述的系统，其特征在于可移动机构(11)的位置是压力控制的，最好由真空发生机构(5)所产生的真空来控制，从而使得在粪便输送第一阶段开始时中间容器(3)的容积显著地小于粪便输送第一阶段结束时的容积。

11.按照权利要求9或10所述的系统，每个从属于权利要求2时，其特征在于在可移动机构(11)的操作和第一下水道阀(4)的操作之间有段相关连接的时间，可移动机构(11)的操作最好通过所述的控制机构(9)气动控制，控制机构也控制下水道阀(4)的操作。

12.按照上述权利要求任何一项所述的系统，其特征在于第二下水道阀(7)的开、关运动在功能上最好是机械地与第一下水道阀(4)的功能相接，从而当一个下水道阀打开时另一个关闭，反之亦然。

13.按照上述权利要求中任何一项所述的系统的安装，其特征在于卫生单元(1)位于室内(19)，和中间容器(3)位于室内(19)的墙壁(20)或限定表面之外。