CN212801832U - 一种真空厕所系统中的固体物质捕集器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于真空厕所系统技术领域，具体涉及一种真空厕所系统中的固体物质捕集器，包括捕集器壳体，捕集器壳体内设有纵向设置的柔性隔板，柔性隔板将捕集器壳体内分为捕集腔和排料腔，柔性隔板与捕集器壳体顶部留有间隙，使捕集腔和排料腔从顶部相连通，捕集腔连接进料口，排料腔连接出料口，所述的进料口低于柔性隔板并向下倾斜。本实用新型能将固体硬物与粪便及水分离，将固体硬物在抽吸过程中全部捕集并滞留在捕集器底部，通过捕集器底部的阀门将硬物放出。因此真空厕所泵内就不会出现卡死现象，真空厕所系统就能正常运转。消除了真空厕所系统在全国推广受到的极大限制，为真空厕所系统在宾馆、旅游景区等的推广奠定了条件。

Description

一种真空厕所系统中的固体物质捕集器

技术领域

本实用新型涉及一种真空厕所系统中的固体物质捕集器，属于真空厕所系统技术领域。

背景技术

真空厕所是厕所的一种，通过冲厕系统产生的气压差，以气吸形式把便器内的污物吸走，以达至减少使用冲厕水的目的。可大大节约冲厕用水，国家规定的传统节水马桶为6L/ 次，而采用真空公厕后，每次冲厕<0.8L/次；彻底解决小空间、空气不流畅的卫生间的臭味问题。它是将污水通过真空管道，加少量的冲洗水收集到真空罐内。与传统厕所相比，它具有省水、冲刷效果好、臭气控制好、安装方便等优点。

传统的真空厕所收集系统如图4所示。

但在传统的真空厕所系统中，有一个致命的系统缺陷，就是当人们在上厕所时，会出现衣服口袋中的固体重物(如硬币、钥匙等)，还有鞋底带入固体物质(如石子、沙粒等)，这些物质会在不小心时掉入集便器内，当真空厕所泵将这些硬物通过集便器吸入到负压收集罐内，再通过负压收集罐吸入真空厕所泵时，真空厕所泵内的粉碎粪便及卫生纸的搅碎刀与刀盘就会卡死(因为搅碎刀与刀盘之间的间隙是0.7--1mm)，从而导致真空厕所泵停机，真空厕所系统停止工作，导致必须维修真空厕所泵才能排除故障，系统才能使用，这样既费时又费力。因此，真空厕所系统在全国的推广受到了极大的限制。

为了排除这个致命的系统缺陷，申请人实用新型了一种固体物质捕集器，替代了负压收集罐，此固体物质捕集器能将固体硬物与粪便及水分离，将固体硬物在抽吸过程中全部捕集并滞留在捕集器底部，在硬物捕集半年或一段时间后，通过捕集器底部的阀门将硬物放出。这样真空厕所泵内就不会出现卡死现象，真空厕所系统就能正常运转。

实用新型内容

根据以上现有技术中的不足，本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种真空厕所系统中的固体物质捕集器，可以将将固体硬物与粪便及水分离，避免真空厕所泵卡死或损坏，以解决上述问题。

本实用新型所述的真空厕所系统中的固体物质捕集器，包括捕集器壳体，捕集器壳体内设有纵向设置的柔性隔板，柔性隔板将捕集器壳体内分为捕集腔和排料腔，柔性隔板与捕集器壳体顶部留有间隙，使捕集腔和排料腔从顶部相连通，捕集腔连接进料口，排料腔连接出料口，所述的进料口低于柔性隔板并向下倾斜。

进料口接集便器，出料口接真空厕所泵。真空厕所泵启动后，将集便器内的粪便、卫生纸、冲洗水及掉入的固体硬物一起快速抽入捕集器内，因固体硬物(如硬币、石子、沙子等)的比重较其他物质(粪便、湿了的卫生纸，水等)要大，因此固体硬物以比较大的速度吸入捕集器时，因进口有一个向下α的倾斜角度，硬物撞击到柔性隔板时，它将以另一个向下的反射角反弹到对面的罐壁上，经过2～3次反弹，因其比重较大，硬物最终落入捕集器捕集腔底部，其他物质则经过柔性隔板的顶部进入捕集器的排料腔，最后从出料口排出，而固体硬物则留在了捕集器捕集腔的底部，从而达到了将硬物捕集的目的。

所述的柔性隔板头部为弧形。捕集器内隔离板顶部设计为圆弧形，防止物料中的卫生纸等纤维状物质钩挂在捕集器内，使捕集器堵塞。

当夹杂有硬物、重物的粪便混合流体进入捕集器后，流体在捕集器内的流动状态如图 1所示，在左半容器内(捕集腔内)，流体先向下流动，在容器底部产生涡流并向上流动，进而通过柔性隔板顶部进入捕集器右半部(排料腔)，一部分流体直接从出料口排出，另一部分流体流动至捕集器底部再次产生涡流向上流动，进而从出料口排出。在此过程中，硬物、重物向下呈一定角度撞击柔性隔板，在左半容器内反复撞击器壁几次后下落至容器底部，而卫生纸质用品会在混合流体的中浸湿、撕碎，进而跟随流体进入捕集器右半部，并最终从出料口排出。

由实际工况可知，混合流体在捕集器内的流动状态为过渡流或湍流。流体逐渐增加流速，流体的流线开始出现波状的摆动，摆动的频率及振幅随流速的增加而增加，此种流况称为过渡流；当流速增加到很大时，流线不再清楚可辨，流场中有许多小漩涡，称为湍流，又称为乱流、扰流或紊流。

不可压缩粘性流体的连续性方程和RANS方程如下：

此种流动情况可用如下湍流模型进行计算处理。分别用RNG-kε、S-kω、SST-kω3种湍流模型对捕集器内混合流体的流动状态进行模拟。

1)RNG-kε湍流模型

湍流动能K方程为

湍流耗散率ε方程为

2)S-kω湍流模型

湍流动能K方程为

特殊耗散率ω方程为

3)SST-kω湍流模型

湍流动能K方程为

特殊耗散率ω方程为

柔性隔板在整个捕集重物、硬物的过程中，主要受到来自混合流体动力的作用，根据力与力之间的相互作用，流体对柔性隔板产生冲击，即柔性隔板对混合流体产生阻力，应尽量减小混合流体在捕集器内部流动时的冲击，即减小流体流动时受到柔性隔板的阻力，这样可以有效减小混合流体能量的损耗，使混合流体可以更加便捷从捕集器左半部流入右半部。基于阻力产生的原因，可以将阻力分为四类：粘性阻力、诱导阻力、惯性阻力、兴波阻力。柔性隔板在自由液面附近运动相关联的阻力为兴波阻力；柔性隔板做非定常运动时产生的阻力为惯性阻力；柔性隔板在运动中产生的升力直接影响诱导阻力；柔性隔板在受到混合流体的冲击时，由于流体粘性作用而产生的阻力则是粘性阻力。由分析可知，只会受到粘性阻力的影响，而柔性隔板外形结构是减小粘性阻力的主要因素，如何选取合适线型对柔性隔板进行设计是降低混合流体受到阻力的重要手段。

柔性隔板头部曲线采用Myring线型，Myring线形具有线形优良及水动力性能好的优点，可以有效减小流体在捕集器内流动的阻力，并且防止纸质用品在柔性隔板上部堆积、钩挂。Myring线型由艏艉两部线型组成：

艏部形状方程

艉部形状方程为

式(1)(2)中：a为艏部长度，b为平行中体长度，c为艉部长度，d为中体直径，x 是长轴上点到艏部顶点的距离，r为x点处的半径，n和θ分别是控制艏艉部曲线饱和程度的参数，n和θ越大艏艉越饱满，如图3所示。根据优化提高柔性隔离板头部曲线水动力性能这一目标，优选n取1.5～2.5，取θ25°～30°。

所述的柔性隔板头部曲线采用Myring线型，头部上半部采用Myring艏部曲线，头部下半部采用Myring艉部曲线。

优选的，所述的进料口的倾斜角度α为15°～30°。

优选的，所述的进料口的倾斜角度α为24°，大量的实验证明：此角度时，硬物在流体中走过的距离最短，就能落到收集器最底部。在此角度时，收集固体硬物(不论体积大小)效果最佳。

所述的捕集腔底部设有硬物排放口。

所述的捕集器壳体顶部设有放空阀。当硬物达到一定量时，打开捕集器的放空阀，破掉系统真空，打开底部的放硬物阀门，将硬物放出即可。

所述的捕集器壳体顶部设有真空压力变送器。当真空厕所泵负压达到﹣0.05～﹣0.07MPa时，通过真空压力变送器发送信号系统可以打开真空阀，将集便器内的粪便、卫生纸、冲洗水及掉入的固体硬物一起快速抽入捕集器内。

本实用新型与现有技术相比所具有的有益效果是：

本实用新型所述的真空厕所系统中的固体物质捕集器，能将固体硬物与粪便及水分离，将固体硬物在抽吸过程中全部捕集并滞留在捕集器底部，在硬物捕集半年或一段时间后，通过捕集器底部的阀门将硬物放出。因此真空厕所泵内就不会出现卡死现象，真空厕所系统就能正常运转。消除了真空厕所系统在全国推广受到的极大限制，为真空厕所系统在宾馆、旅游景区等的推广奠定了条件。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是柔性隔板头部的结构示意图；

图3是不同系数下的Myring型曲线；

图4是传统真空厕所收集系统的示意图。

图中：1、捕集器壳体；2、进料口；3、出料口；4、柔性隔板；5、放空阀；6、真空压力变送器；7、硬物排放口；8、固体硬物；9、捕集腔；10、排料腔；4.1、头部上半部； 4.2、头部下半部。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步描述：

如图1～3所示，本实用新型所述的真空厕所系统中的固体物质捕集器，包括捕集器壳体1，捕集器壳体1内设有纵向设置的柔性隔板4，柔性隔板4将捕集器壳体1内分为捕集腔9和排料腔10，柔性隔板4与捕集器壳体1顶部留有间隙，使捕集腔9和排料腔10从顶部相连通，捕集腔9连接进料口2，排料腔10连接出料口3，所述的进料口2低于柔性隔板4并向下倾斜。

其中，柔性隔板4头部为弧形。柔性隔板4头部曲线采用Myring线型，头部上半部4.1采用Myring艏部曲线，头部下半部4.2采用Myring艉部曲线。

本实施例中，进料口2的倾斜角度α为24°。

捕集腔9底部设有硬物排放口7。捕集器壳体1顶部设有放空阀5和真空压力变送器6。

本实用新型的工作原理：

当真空厕所泵负压达到﹣0.05～﹣0.07MPa时，通过真空压力变送器6发送信号系统可以打开真空阀，将集便器内的粪便、卫生纸、冲洗水及掉入的固体硬物8一起快速抽入捕集器内，因固体硬物8(如硬币、石子、沙子等)的比重较其他物质(粪便、湿了的卫生纸，水等)要大，因此固体硬物8以比较大的速度吸入捕集器时，因进口有一个向下的倾斜角度α，硬物撞击到柔性隔板4时，它将以另一个向下的反射角反弹到对面的罐壁上，经过2～3次反弹，因其比重较大，硬物最终落入捕集器捕集腔9底部，其他物质则经过柔性隔板4的顶部进入捕集器的排料腔10，最后从出料口3排出，而固体硬物8则留在了捕集器捕集腔9的底部，从而达到了将硬物捕集的目的。捕集器内隔离板顶部设计为圆弧形，防止物料中的卫生纸等纤维状物质钩挂在捕集器内，使捕集器堵塞。

当夹杂有硬物、重物的粪便混合流体进入捕集器后，流体在捕集器内的流动状态如图 1所示，在左半容器内(捕集腔9内)，流体先向下流动，在容器底部产生涡流并向上流动，进而通过柔性隔板4顶部进入捕集器右半部(排料腔10)，一部分流体直接从出料口3排出，另一部分流体流动至捕集器底部再次产生涡流向上流动，进而从出料口3排出。在此过程中，硬物、重物向下呈一定角度撞击柔性隔板4，在左半容器内反复撞击器壁几次后下落至容器底部，而卫生纸质用品会在混合流体的中浸湿、撕碎，进而跟随流体进入捕集器右半部，并最终从出料口3排出。当硬物达到一定量时，打开捕集器的放空阀5，破掉系统真空，打开底部的放硬物阀门，将硬物放出即可。

Claims (8)

1.一种真空厕所系统中的固体物质捕集器，其特征在于：包括捕集器壳体(1)，捕集器壳体(1)内设有纵向设置的柔性隔板(4)，柔性隔板(4)将捕集器壳体(1)内分为捕集腔(9)和排料腔(10)，柔性隔板(4)与捕集器壳体(1)顶部留有间隙，使捕集腔(9)和排料腔(10)从顶部相连通，捕集腔(9)连接进料口(2)，排料腔(10)连接出料口(3)，所述的进料口(2)低于柔性隔板(4)并向下倾斜。

2.根据权利要求1所述的真空厕所系统中的固体物质捕集器，其特征在于：所述的柔性隔板(4)头部为弧形。

3.根据权利要求2所述的真空厕所系统中的固体物质捕集器，其特征在于：所述的柔性隔板(4)头部曲线采用Myring线型，头部上半部(4.1)采用Myring艏部曲线，头部下半部(4.2)采用Myring艉部曲线。

4.根据权利要求1所述的真空厕所系统中的固体物质捕集器，其特征在于：所述的进料口(2)的倾斜角度α为15°～30°。

5.根据权利要求4所述的真空厕所系统中的固体物质捕集器，其特征在于：所述的进料口(2)的倾斜角度α为24°。

6.根据权利要求1所述的真空厕所系统中的固体物质捕集器，其特征在于：所述的捕集腔(9)底部设有硬物排放口(7)。

7.根据权利要求1所述的真空厕所系统中的固体物质捕集器，其特征在于：所述的捕集器壳体(1)顶部设有放空阀(5)。

8.根据权利要求1所述的真空厕所系统中的固体物质捕集器，其特征在于：所述的捕集器壳体(1)顶部设有真空压力变送器(6)。

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