客车车载真空厕所
长途客车真空厕所系统是利用真空负压抽吸粪便污物,通过输送管道连接到便器出口,将粪便吸进集便箱。由于采用负压抽吸取代了传统的重力水冲,水主要起润滑管壁的作用,从而大大减少了用水量,同时把粪便收集起来,利于集中处理。由于粪便靠负压抽吸,不易堵塞管道,臭气不会泄漏,对外界环境没有影响。整套系统密封严格,卫生安全。
2.1客车真空厕所系统工作原理
系统工作过程:汽车行驶以后,真空泵起动,通过管道将集便箱内抽成真空,真空值由真空压力表显示。使用者冲厕时,按动冲厕开关,控制电路起动电磁水阀,打开便器冲水系统,冲水3~5秒后停止。然后,控制电路起动电磁气动阀,打开便器出口闸门,闸门阀开启后,即与集便箱接通,在箱内真空负压作用下,便器内粪便污物被抽吸至箱内,抽吸过程约1~2秒,抽吸完成后,闸门阀立刻关上,以免真空泄漏。从而完成了一次工作循环。整个冲洗过程控制在5秒左右。
当使用者需要洗手时,触动洗手开关,控制电路将起动另一电磁水阀,水龙头出水,出水时间由电磁继电器控制,约5秒后停止出水,洗手工作循环完成。
系统清水箱接汽车上的高压气源,利用高压气给水增压,代替了水泵,并采用调压阀控制压力以调节出水量。便器冲洗用水与洗手用水均利用该压力水,这样一方面保证了冲厕时必须的压力,可完全干净冲厕;另一方面可节约洗手用水量,达到节水目的。
2.2技术指标
(1)集便箱内真空度保持在0.03~0.05MPa;
(2)冲洗厕所每次耗水量≤0.8L;
(3)清水箱内压缩空气控制在0.2~0.3MPa;
(4)电路系统中电子装置能承受1~100Hz的各向振动;
(5)真空抽吸产生的噪声≤85dB,符合国家排放标准;
(6)机械装置零部件的连接能承受一定的冲击。
2.3技术关键及解决方案
(1)集便箱内真空度的保持
利用真空抽吸粪便,集便箱内的真空度大小是关键。真空度太小,污物上下作用的大气压力不够,可能会形成抽吸无力,时间延长,甚至在工作时间内不能完成抽吸,使残余污物留在便器内。真空度太大,污物上下作用的大气压力较大,会形成抽吸过快,粪便污水混合污物快速流经管道时,产成较大的噪声和振动。同时,在工作时间内,抽吸过快完成,大量空气也会随即进入集便箱,降低箱内真空度,可能导致下一次抽吸无法完成。试验表明,集便箱内真空度维持在0.03~0.05MPa时,抽吸效果较好,能够在3秒内顺利完成一次抽吸。因此在设计中,利用真空电结点压力表控制箱内真空度,当真空泵开始工作时,真空压力表测定集便箱内真空度为0.05MPa时,切断真空泵电源,停止抽吸。如果箱内真空度在使用后低于0.03MPa,真空压力表将接通真空泵电机,真空泵再次起动,形成工作循环。保证箱内真空度值的稳定。
(2)集便箱内真空度的消耗
频繁抽吸粪便会使集便箱内真空度消耗较大,从而需要反复起动真空泵以维持合适的真空度。真空泵频繁工作,一方面会造成电能的浪费,另一方面可能会损坏电机导致整个系统无法正常工作。解决方法是增加负压储能罐。可另设储能罐,与集便箱串连。真空泵每次都将集便箱与储能罐同时抽吸至工作真空度,每抽吸一次所消耗的负压可由储能罐来补充,从而维持整个系统压力的稳定。
(3)冲厕水量的控制
由于真空厕所的优势体现在节水上,故冲厕水量的控制尤为关键。与传统重力冲水相比,真空厕所每次冲洗耗水量不超过0.8L,是重力冲水耗水量的1/6~1/8。
该设计利用汽车上的高压气对清水加压,代替传统水泵,不仅减少了电能消耗,也降低了成本。试验证实(见下表),清水箱达到2~3个大气压时,冲水效果较好。2个大气压时,冲洗3秒,蹲式厕所耗水≤0.7L,大气压损耗约0.02MPa;3个大气压时,冲洗5秒,蹲式厕所耗水≤0.8L,大气压损耗约0.03MPa。因此,压力冲水完全能够满足冲厕要求。同时冲水压力也不能过大,如果压力太大,不仅耗气量大,一次冲洗水量较大,也会造成冲厕水和污物飞溅出来。因此,必须正确选择和调整合适的气源与压力,保证系统良好工作。
冲洗时间、耗水量与耗损大气压对照关系 *清水压力为3个大气压
(4)较小噪音污染
常压大气进入负压管道时,速度较快,会形成很大的弯曲振动及辐射强烈的结构噪音,有时排气噪声会在80dB以上。根据国家噪声排放标准,高于85dB的噪声就必须采取降噪措施,并且长途客车在行驶时,需要相对安静和稳定,过大的噪声也会给乘客带来影响。因此,可在真空管道外部敷贴复合阻尼材料隔音,降低结构振动和噪声,在有高压气出口处附加消声器,以达到降噪目的。
(5)电气部件的抗振与隔振
电气部件安装在运行汽车上,汽车行驶时的振动会引起电气元件的动态变形和动态引力,造成元器件机械结构的疲劳和破坏,缩短零件使用寿命,甚至造成失灵。因此,所用电气部件必须进行抗振能力的测试和进行隔振处理,以保证其能正常工作。
3总结
长途客车车载真空厕所整体设计将与市场结合,壳体采用注塑制造,安装抽水马桶、垃圾桶、换气扇、除臭器、洗手池、面镜、干手器、照明系统等,布局合理,空间得到充分利用。能够适应国内长途客车厕所全部要求,并且全部产品可以实现国产化,成本较低,易于维护。
车载真空厕所符合环境保护要求,适用范围广泛,可应用于在长途客用汽车、列车、轮船、飞机等交通领域。目前,该系统已完成安装、调试,达到预期技术要求,并争取尽快完善,为改变我国客车营运现状,为乘客创造良好舒适乘车环境作出贡献。