一种真空厕所以及用于真空厕所的真空箱的制作方法

本发明涉及一种用于真空厕所的真空箱,其中真空箱包括设置在箱体侧壁的进口,该进口可通过一个阀门与马桶的主出口相连,以及设置在最低点的出口,用于排出抽吸的废水,此外,真空箱中的空气可通过出口或真空箱中的其他开口抽至负压。本发明还涉及一种真空厕所,包括一个带主出口的马桶、冲洗装置、一个真空箱,真空箱的进口位于侧壁上,出口位于最低点,马桶的主出口通过阀门与真空箱的进口相连,以及一个控制单元,控制单元上至少具有一个供用户使用的操作单元,通过该操作单元可以启动冲洗过程。

背景技术：

1、真空厕所通常用于车辆、船舶或火车上,因为它们只需要很少的冲洗水。一次冲洗过程通常只需要约一升冲洗水。在冲洗过程中,首先用冲洗水冲洗马桶,然后通过阀门将冲洗水与粪便、尿液和卫生纸一起高速吸出。为达到足够的抽吸力,需要一个适当尺寸的真空箱,首先用泵将真空箱抽成真空状态。当阀门打开时,压力迅速平衡,全部废水被吸入真空箱。然后关闭阀门,将废水从真空箱排出。

2、由于用水量少,这种厕所还可用作分流厕所,将含粪便的废水与不含粪便的废水分流,分别进行后续处理。在这种情况下,极低的冲洗水用量对于后续处理废水也很有利。

3、经证实,冲洗水用量的一个限制因素是真空箱。它必须有一定的容积,通常为几升,例如普通马桶为6到8升,以便为冲洗过程提供必要的抽吸力。在冲洗过程中,由粪便、尿液、纸张和冲洗水等组成的废水会被高速吸入真空箱,当废水进入真空箱时,特别是在废水中含有粪便的情况下,会在真空箱的整个内壁上发生爆炸式的散布。为避免真空箱在输送废水时沿着内壁逐渐堵塞和功能受损,冲洗水的量不能再减少了。

4、尤其如果要将厕所用作分流厕所时,高含固量的粪便废水将被送往高含固量的地方进一步处理,这时就有必要再次显著减少冲洗水用量,这样粪便废水就不必在之后使用能源密集型措施进一步处理。如果在通过真空箱之后根据类型对废水进行不同的处理,冲洗水用量仍必须足够大,以尽量减少连续的冲洗过程之间废水的交叉污染。

技术实现思路

1、因此,本发明的任务是设计一种用于真空厕所的真空箱,通过它可以再次显著降低冲洗水用量。另外,本发明的任务还包括制造一种冲洗水用量低的真空厕所,其也可用作分流厕所,在这种厕所中,不同的废水在通过真空箱后也可进行单独处理。与已知系统相比,真空箱和真空厕所的设计应最大程度保持不变,以便可以广泛使用标准化组件,从而保持较低的制造成本。

2、这个目的通过以下技术方案来实现:真空箱内通过分隔元件分隔成上、下两个容积,分隔元件大设致置在箱体进口的高度,如果需要的话,分隔元件与真空箱的侧壁部分一起形成沿箱体周向延伸的、优选呈螺旋形的、向下开口的通道,该通道从进口开始,绕箱体基本水平周向至少旋转一周,向下到达下部容积,并且分隔元件中间设置有上、下容积之间的通过孔。使用分隔元件可以显著减少冲洗水用量。在冲洗过程中,废水从进口经过周向通道的较长路径减速,只能向下进入下部容积,避免了在整个真空箱内部出现爆炸式散布。废水被引导到真空箱下部容积中的出口。上部容积永远不会接触到废水,仅用于建立真空。因此,可以用更少的冲洗水在冲洗过程中清洗通道和下部容积。试验表明,冲洗水用量可以减少到只需300毫升,即使在粪便量大的情况下,也可以在一次冲洗过程中完全冲洗通道和下部容积的所有相关部分。分隔元件中的通过孔使整个真空箱容积可以用于为下一次冲洗建立真空。分隔元件可以准确设置在真空箱的一半高度处,或者优选稍低一些,例如高度的三分之一处。

3、进一步优选的技术方案是:分隔元件中的通过孔向下部容积呈漏斗形,如果需要的话,分隔元件顶部也呈漏斗形,向通过孔倾斜。这样还能确保真空箱内的上部容积不受污染。即使废水以较高速度在下部容积中分散,通过孔的漏斗形设计也能确保几乎没有液体进入上部容积。即使有少量废水借助通过孔进入上部容积,它也会通过同样呈漏斗形的分隔元件顶部被引流回下部容积。

4、根据另一个优选方案,分隔元件与构成下部容积的箱体部分一体成型,并借助通过孔与构成上部容积的箱体部分相连。出于制造方面的考虑,将分隔元件与形成下部容积的箱体部分作为一个共同元件来制造会更有利。下部箱体部分在分隔元件区域具有进口,在最低点设有出口。分隔元件构成下部箱体的顶部,并在顶部设有通过孔。形成上部容积的另一个箱体部分可以借助通过孔与下部箱体部分相连。上部容积箱体的下部可以呈漏斗形,并向通过孔倾斜。

5、通过以下技术方案也实现了上述目的:真空厕所包括具有主出口的马桶、冲洗装置、具有设置在侧壁的进口和设置在最低点的出口的真空箱,马桶主出口通过阀门与真空箱进口相连,还包括具有至少一个用于用户的操作单元的控制单元,可以通过该操作单元启动冲洗过程,其中真空箱通过分隔元件分隔成上、下两个容积,分隔元件大约设置在箱体进口的高度,可选地与真空箱侧壁部分一起形成沿箱体横向周向至少旋转一周的、优选呈螺旋形的、向下开口的通道,该通道从进口开始,向下到达下部容积,并且分隔元件中间设有上、下容积之间的通过孔。借助在真空厕所中使用这样的真空箱,也实现了上述优点。除真空箱的进口位置和分隔元件的安装,其他部件仍可以使用标准组件,因此可以降低制造成本。

6、一个优选的方案是,分隔元件中的通过孔呈漏斗形,朝向下部容积方向,因此分隔元件顶部也可选呈漏斗形,朝向通过孔方向。如上所述,这样做的好处是,废水几乎不会有任何部分进入或留存在真空箱的上部容积中。

7、如上文与真空箱相关的描述,另一个优选特征是分隔元件与形成下部容积的箱体部分一体成型,并借助通过孔与形成上部容积的箱体部分相连。这样可以降低制造成本。

8、根据一个优选的实施方案,在真空箱出口的下游还设置了一进两出的三通阀,可通过控制单元对其进行控制,以便根据是尿液流还是粪便流,将废水导入下游的两条不同的排放管道。这样设计的真空厕所可以高效地分离不同的废水。例如,由尿液、冲洗水和可能的纸张组成的废水可以被导入一个排放管道,而由粪便、冲洗水、纸张和尿液组成的废水则被导入另一个排放管道。由于冲洗水的比例较低,粪便废水的固体含量可达到7-12％。这意味着相应的粪便废水可以用节能方式进一步处理。

9、根据另一种可能的优选方案,三通阀通过操作单元可进行切换。在最简单的情况下,两个排放管道之间的切换在冲洗启动时就完成了。与常见的节水马桶一样,用户可以选择“小”或“大”冲洗按钮,并通过按钮来决定废水是否被粪便污染。在这种情况下,冲洗水用量不变,只相应设置三通阀,但由于大多数用户已熟悉这种冲洗按钮,所以不需要学习新的操作,可以最大限度地减少错误用法。

10、作为一种可选的优选方案,在马桶中设置一个传感器单元,该单元与控制单元连接,并检测废水的类型,即是尿液流还是粪便流,然后根据传感器数据,通过控制单元发出的控制脉冲来切换三通阀。为了排除任何用户的误操作,还可以根据传感器单元向控制单元提供的相应信息来选择正确的排放管道。一个可能的传感器是安装在马桶中的光学传感器,它可以检测马桶内的内容物,然后转发是否为粪便废水。测量也在冲洗启动时进行,控制单元会分析得到的传感器值,并相应设置三通阀。对于本领域的技术人员可以理解,也可以使用其他等效的实施方式来代替三通阀。

11、真空厕所的另一个优选特征是,在主出口上游的马桶中还设置有一个进一步分流大部分尿液的分流装置。这可以实现更有效的废水分流。一个特别简单的尿液分流装置在专利at 521114中有所公开。在该方案中,尿液直接通过马桶壁的茶壶效应流入一个独立的排出管道。因此,马桶的主出口只会排出含粪便、纸张和冲洗水,或仅含纸张和冲洗水的废水。

12、另一个优选特征是,在三通阀下游的不含粪便的废水排放管道中设置有过滤装置。可以使用适当的过滤装置从尿液废水或几乎纯净的冲洗水废水中去除纸张。目前的技术有多种解决方案,例如使用螺杆、离心机或类似设备进行分离。如果尿液已经在马桶中被分流出来,那么纯净的冲洗水废水在通过过滤系统之后,就可以非常容易地准备用于再一次的冲洗。这样,真空厕所的总耗水量就可以进一步降低。

13、最后,还有一个优选的特征是,在出口的下游安装一个破碎泵,进一步输送来自真空箱的废水,并在必要时对其进行均匀化处理,必要时在破碎泵的下游安装一个一进两出的三通阀,其中一个出口与下游的排放管道相连,第二个出口通过回流管道与真空箱的下部容积相连。特别是在含有粪便的废水中,例如还含有卫生纸,最好将废水均匀化,以便进一步运输和处理。为了实现充分的均匀化,可以配备一个破碎泵,将废水从真空箱的下部抽出。由于冲洗水量非常小,通过一次破碎泵可能无法实现充分的均匀化,因此可以将废水返回真空箱的下部容积。这样就可以将相关的废水以循环的方式抽回真空箱,从而多次通过破碎泵,直至完全均匀化。然后,均匀化后的废水被送入排放管道,如上所述进行进一步处理。控制单元还可控制破碎泵和循环周期的持续时间。