бак-накопитель отходов санузлов транспортных средств

Формула изобретения

1. Бак-накопитель отходов санузлов транспортных средств, включающий выполненный из листов нержавеющей стали герметичный корпус в форме прямой пятиугольной призмы, расположенные на верхней стенке корпуса впускной патрубок, предназначенный для соединения с системой санузлов транспортного средства, и патрубок с клапаном, служащий для сообщения полости корпуса с атмосферой, на боковой стенке корпуса расположен патрубок, предназначенный для соединения с системой вакуумирования, в корпусе установлена откачивающая труба, нижний конец которой прикреплен ко дну корпуса с зазором, обеспечивающим протекание жидкости из полости корпуса в откачивающую трубу, а верхняя часть откачивающей трубы разделена на два выпускных патрубка, которые выходят из корпуса через отверстия в его стенках, прикреплены к корпусу с помощью фланцев и соединены с трубами, имеющими клапаны и средства для стыковки с приемными элементами наземных сборников отходов, с наружной стороны корпус имеет облицовку из тонколистовой стали, которая установлена с зазором по отношению к листам нержавеющей стали, образующим корпус, и каркас из уголка или иного фланцевого профиля, состоящий из вертикальных стоек и прикрепленных к их концам горизонтальных перемычек, расположенных по сторонам пятиугольников, ограничивающих дно корпуса и его верхнюю стенку, при этом каркас дополнительно усилен горизонтальными поясами жесткости, равномерно распределенными по его высоте.

2. Бак-накопитель по п.1, отличающийся тем, что величина зазора между корпусом и облицовкой составляет от 10 до 15 толщин листов нержавеющей стали, образующих корпус.

3. Бак-накопитель по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что зазор между листами нержавеющей стали, образующими корпус, и облицовкой корпуса заполнен пористым теплоизоляционным материалом.

4. Бак-накопитель по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что внутри корпуса установлены датчики уровня жидкости, связанные с находящимися вне корпуса средствами визуализации и средствами записи показаний этих датчиков.

5. Бак-накопитель по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что внутри корпуса установлен датчик давления, связанный с находящимися вне корпуса средствами визуализации, средствами записи показаний этого датчика и средствами регулирования давления в полости корпуса.

6. Бак-накопитель по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что для крепления к элементам транспортного средства корпус снабжен кронштейнами с косынками, приваренными к стенкам корпуса.

7. Бак-накопитель по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что в боковых стенках корпуса выполнены операционные люки, снабженные крышками.

8. Бак-накопитель по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что дно корпуса и его верхняя стенка усилены ребрами жесткости, прикрепленными к элементам каркаса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к санитарно-техническому оборудованию, а именно к вакуумным туалетным системам, и может быть использовано, например, в пассажирских железнодорожных вагонах.

В описании изобретения к американскому патенту US 5214807, кл. 4/321, опубл. 01.06.1993 г. [1], раскрыта конструкция бака-накопителя отходов туалета, включающего герметичный стальной корпус в форме четырехугольной призмы, установленную в корпусе откачивающую трубу, нижний конец которой находится в нижней точке корпуса, патрубок с клапаном, служащий для сообщения полости корпуса с атмосферой, и впускной патрубок, соединенный с санузлом. Стальной корпус бака-накопителя [1] усилен снаружи массивной железобетонной оболочкой, имеет значительную массу, и поэтому бак-накопитель [1] малопригоден для использования в транспортных средствах,

Из описания изобретения к патенту Российской Федерации RU 2276642, кл. В61D 35/00; В61К 13/00, опубл. 10.09.2004 г. [2], известен бак-накопитель отходов туалетов транспортных средств, включающий металлический корпус в форме прямой четырехугольной призмы, впускной патрубок, соединенный с системой санузлов, и откачивающую трубу. Слив содержимого бака-накопителя в наземный стационарный резервуар осуществляют через специальные переходные трубы изменяющейся длины. Такое сложное решение связано с большими капитальными и эксплуатационными расходами. Реализация изобретения может окупиться лишь за очень продолжительный срок и представляется рентабельной только в условиях крупных железнодорожных узлов.

Из описания изобретения к патенту Российской Федерации RU 2250168, кл. В61D 35/00; Е03F 1/00, опубл. 20.04.2005 г. [3], известен бак-накопитель отходов из туалетов транспортных средств, включающий металлический корпус, сливную трубу и запорный узел. Цилиндрическая форма бака-накопителя [3] не позволяет рационально использовать объем пассажирского железнодорожного вагона. Бак-накопитель [3] имеет малый объем и вмещает малое количество смывов. Поэтому при больших перегонах неизбежно вынужденное опорожнение бака-накопителя непосредственно на железнодорожный путь. Последнее обстоятельство в связи с возрастающими требованиями к экологии окружающей среды ограничивает сферу применения устройства [3]. Кроме того, в техническом решении [3] для эффективного и быстрого опорожнения бака-накопителя требуются средства повышения в нем давления, что связано с дополнительными затратами на оборудование.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение надежности устройства при экономии затрат на его изготовление.

Указанный технический результат достигается в баке-накопителе отходов санузлов транспортных средств, включающем выполненный из листов нержавеющей стали герметичный корпус в форме прямой пятиугольной призмы, расположенные на верхней стенке корпуса впускной патрубок, предназначенный для соединения с системой санузлов транспортного средства, и патрубок с клапаном, служащий для сообщения полости корпуса с атмосферой, на боковой стенке корпуса расположен патрубок, предназначенный для соединения с системой вакуумирования, в корпусе установлена откачивающая труба, нижний конец которой прикреплен к дну корпуса с зазором, обеспечивающим протекание жидкости из полости корпуса в откачивающую трубу, а верхняя часть откачивающей трубы разделена на два выпускных патрубка, которые выходят из корпуса через отверстия в его стенках, прикреплены к корпусу с помощью фланцев и соединены с трубами, имеющими клапаны и средства для стыковки с приемными элементами наземных сборников отходов, с наружной стороны корпус имеет облицовку из тонколистовой стали, которая установлена с зазором по отношению к листам нержавеющей стали, образующим корпус, и каркас из уголка или иного фланцевого профиля, состоящий из вертикальных стоек и прикрепленных к их концам горизонтальных перемычек, расположенных по сторонам пятиугольников, ограничивающих дно корпуса и его верхнюю стенку, при этом каркас дополнительно усилен горизонтальными поясами жесткости, равномерно распределенными по его высоте.

Предусмотрены следующие частные случаи выполнения изобретения.

Величина зазора между корпусом и облицовкой составляет от 10 до 15 толщин листов нержавеющей стали, образующих корпус.

Зазор между листами нержавеющей стали, образующими корпус, и облицовкой корпуса заполнен пористым теплоизоляционным материалом.

Внутри корпуса установлены датчики уровня жидкости, связанные с находящимися вне корпуса средствами визуализации и средствами записи показаний этих датчиков.

Внутри корпуса установлен датчик давления, связанный с находящимися вне корпуса средствами визуализации, средствами записи показаний этого датчика и средствами регулирования давления в полости корпуса.

Для крепления к элементам транспортного средства корпус снабжен кронштейнами с косынками, приваренными к стенкам корпуса.

В боковых стенках корпуса выполнены операционные люки, снабженные крышками.

Дно корпуса и его верхняя стенка усилены ребрами жесткости, прикрепленными к элементам каркаса.

Существо изобретения поясняется следующими чертежами.

Фиг.1 - общий вид бака-накопителя в рабочем положении.

Фиг.2 - вертикальный осевой разрез.

Фиг.3 - частичный поперечный разрез по А-А на фиг.1.

Как показано на фиг.1-3, корпус 1 предлагаемого бака-накопителя отходов из санузлов транспортных средств представляет герметичную емкость в форме вытянутой в вертикальном направлении прямой пятиугольной призмы. Корпус 1 выполнен из листов нержавеющей стали толщиной 2-3 мм. Объем полости корпуса 1 ограничен верхней стенкой 2, боковыми стенками 3 (грани призмы) и дном 4 (основание призмы). Внутри корпуса 1 установлена откачивающая труба 5. К верхней стенке 2 корпуса 1 прикреплены впускной патрубок 6, предназначенный для соединения с санузлами транспортного средства, и снабженный управляемым клапаном 8 патрубок 7, предназначенный для сообщения полости корпуса 1 с атмосферой. К верхней части одной из боковых стенок 3 корпуса 1 прикреплен патрубок 9, предназначенный для соединения с системой вакуумирования. Патрубок 9 соединен со специальной трубой, сообщающейся со средствами вакуумирования и имеющей управляемый клапан (на схемах не показаны). Нижний конец откачивающей трубы 5 прикреплен ко дну 4 корпуса 1 с зазором, обеспечивающим свободное протекание жидкости из полости корпуса 1 в откачивающую трубу 5. Верхняя часть откачивающей трубы 5 разделена на два выпускных патрубка 10, прикрепленных к корпусу 1 с помощью фланцев 11. Один из выпускных патрубков 10 прикреплен к верхней стенке 2 корпуса 1, а другой патрубок 10 прикреплен к верхней части одной из боковых стенок 3 корпуса 1. К каждому из патрубков 10 присоединена труба 12 с клапаном 13 (трубы 12 показаны условно с разрывами линий на фигурах 1, 2 и 3). На концах труб 12 имеются средства для стыковки с наземным сборником отходов (на схемах не показаны). Концы труб 12 расположены по разным сторонам железнодорожного вагона. Это дает возможность производить опорожнение бака-накопителя независимо от того, с какой стороны вагона расположен наземный сборник отходов. Снаружи корпуса 1 имеется облицовка 14 из тонколистовой стали, установленная с зазором S по отношению к листам нержавеющей стали, образующим корпус 1. В зазоре S находится каркас бака-накопителя, выполненный из стального уголка или иного фланцевого профиля. Каркас прикреплен к корпусу 1 и состоит из вертикальных стоек 15, расположенных по граням призмы, и горизонтальных перемычек 16, расположенных по сторонам пятиугольников, образующих верхнюю стенку 2 и дно 3 корпуса 1. Концы вертикальных стоек 15 скреплены с горизонтальными перемычками 16. Кроме того, каркас усилен горизонтальными поясами жесткости 17 из полосового или профильного стального проката, равномерно распределенными по высоте корпуса 1. Для крепления к элементам транспортных средств бак-накопитель снабжен кронштейнами 18, каждый из которых имеет косынку 19, приваренную снаружи к корпусу 1. Зазор S между листами нержавеющей стали, образующими корпус 1, и облицовкой 14 составляет от 10 до 15 толщин листов нержавеющей стали и может быть заполнен теплоизоляционным материалом 20. Дно 4 корпуса 1 и его верхняя стенка 2 усилены ребрами жесткости 21, образующими решетку. Внутри корпуса 1 установлены датчики 22 уровня жидкости, содержащейся в баке-накопителе. Кроме того, предусмотрен датчик 23 давления, помещенный внутри корпуса 1. Датчики 22 и 23 связаны с находящимися вне корпуса бака-накопителя средствами записи и средствами визуализации их показаний. Датчик 23 давления дополнительно связан со средствами регулирования давления в полости корпуса 1 (эти средства на схемах не показаны).

Предлагаемый бак-накопитель работает следующим образом.

В процессе эксплуатации транспортного средства чередуются этап накопления отходов в баке во время движения или во время коротких остановок транспортного средства и следующий за ним этап опорожнения бака в местах длительной остановки, где имеются крупногабаритные емкости, являющиеся наземными сборниками для хранения и/или переработки отходов. Таким образом, работа предлагаемого бака-накопителя осуществляется циклично.

Перед началом этапа накопления отходов при закрытом клапане 8 и закрытых клапанах 13, расположенных на трубах 12, осуществляют вакуумирование полости бака. В процессе этапа накопления вакуумная система транспортного средства обеспечивает подачу отходов из санузлов через впускной патрубок 6 в полость корпуса 1. По мере заполнения бака-накопителя показания датчиков 22 уровня жидкости информируют обслуживающий персонал о степени заполнения бака-накопителя и своевременно дают сигнал о необходимости его опорожнения. При каждом сливе отходов туалетов, вследствие поступления очередной порции жидкости, давление в баке-накопителе повышается. В результате этого датчик 23 давления дает сигнал на кратковременное открытие клапана, установленного на трубе, присоединенной к патрубку 9. Таким образом компенсируется повышение давления, возникшее при сливе отходов туалетов, и уровень вакуума (около 0,5 атм) поддерживается постоянным.

Опорожнение предлагаемого бака-накопителя осуществляют на железнодорожных станциях, оснащенных специальными наземными сборниками отходов. Перед началом этапа опорожнения открывают клапан 8 патрубка 7. В результате давление в баке-накопителе повышается до атмосферного. Затем присоединяют одну из труб 12 с помощью стыковочного приспособления к наземному сборнику отходов (на схемах не показан). Открыв клапан 13, установленный на этой, присоединенной к наземному сборнику отходов трубе 12, осуществляют перекачку содержимого бака-накопителя через откачивающую трубу 5, выпускной патрубок 10 и трубу 12. После полного опорожнения бака-накопителя закрывают клапан 8 патрубка 7 и клапан 13 трубы 12, отсоединяют трубу 12 от наземного сборника отходов и через патрубок 9 вакуумируют полость бака-накопителя. Теперь устройство готово к новому циклу работы.

Во время эксплуатации проводят профилактические осмотры внутренностей бака-накопителя и в случае необходимости удаляют осевшие на его боковых стенках 3 и на дне 4 отложения. Для этого используют операционные люки 24 и 25. Через верхний операционный люк 24 можно осуществлять промывку полости корпуса 1 с помощью струи воды, подавая ее под давлением. Нижний операционный люк 25 может быть использован для осмотра и механической очистки полости бака.

В процессе создания конструкции предлагаемого бака-накопителя авторами был проведен в лабораторных условиях ряд экспериментов, позволивших уточнить некоторые отношения размеров деталей, входящих в устройство, и подобрать подходящие для них материалы. Было подтверждено, что вследствие высокой агрессивности туалетных стоков только нержавеющая сталь может обеспечить длительную и надежную эксплуатацию бака-накопителя. Установлено, что выполнение корпуса 1 в форме прямой пятиугольной призмы по сравнению с четырехугольной призмой обеспечивает повышение жесткости конструкции. Это можно объяснить тем, что при одинаковых объеме и высоте баков поперечные размеры граней пятиугольной призмы меньше, чем у четырехугольной призмы, а следовательно, опасность вдавливания внутрь боковых стенок корпуса под действием разности давлений, возникающей в результате действия вакуума у пятиугольной пирамиды, меньше, чем у четырехугольной. Каркас из стального уголка или подобного фланцевого профиля повышает жесткость конструкции. Жесткость конструкции повышается также вследствие наличия косынок 19, приваренных к стенкам корпуса 1, вследствие прикрепления конца откачивающей трубы 5 ко дну 4 корпуса 1 и вследствие крепления выпускных патрубков 10 с помощью фланцев 11 к верхней стенке 2 и боковой стенке 3 корпуса 1. Кроме того, теплоизоляционный материал 20, находящийся между облицовкой 14 и листами нержавеющей стали корпуса 1, не только сокращает потери тепла, но и дополнительно повышает жесткость предлагаемой конструкции бака-накопителя.

Как показали испытания, совокупность перечисленных факторов позволила уменьшить, без ущерба надежности конструкции, толщину листов нержавеющей стали на 25%, что существенно удешевило затраты на изготовление и облегчило вес предлагаемого устройства.

Несколько опытных экземпляров предлагаемых баков-накопителей, изготовленных в соответствии с данным описанием, были опробованы в условиях действующего железнодорожного транспорта. Длительная эксплуатация этих экземпляров в пассажирских вагонах, оборудованных вакуумными сантехническими системами, показала хорошие результаты.

Перечень деталей

1. Корпус.

2. Верхняя стенка корпуса 1.

3. Боковая стенка корпуса 1.

4. Дно корпуса 1.

5. Откачивающая труба.

6. Впускной патрубок для соединения с системой санузлов.

7. Патрубок для сообщения корпуса 1 с атмосферой.

8. Клапан патрубка 7.

9. Патрубок для вакуумирования бака-накопителя.

10. Выпускные патрубки.

11. Фланцы для крепления выпускных патрубков 10 к корпусу 1.

12. Трубы, соединяющие патрубки 10 с наземными сборниками отходов.

13. Клапаны на трубах 12.

14. Облицовка корпуса 1.

15. Вертикальная стойка каркаса.

16. Горизонтальные перемычки каркаса.

17. Горизонтальные пояса жесткости каркаса.

18. Кронштейны для крепления к элементам транспортных средств.

19. Косынки кронштейнов 18.

20. Теплоизоляционный материал.

21. Ребра жесткости дна и верхней стенки корпуса 1.

22. Датчик уровня жидкости.

23. Датчик давления в баке-накопителе.

24. Верхний операционный люк.

25. Нижний операционный люк.