一种轨道交通列车用真空助力增压冲水集便系统的制作方法

本发明涉及轨道交通车辆集便系统技术领域，具体涉及到一种轨道交通列车用真空助力增压冲水集便系统。

背景技术：

现有的轨道交通车辆中，通常采用电气阀类控制管路开闭的冲水装置，这类设备利用电器开关控制阀体零件动作，具有响应快、操作便利等特点，从而使得集便系统具有高效、卫生等优点。而轨道交通车辆在实际运行中，除动车外的普通客车厕所的运行环境比较恶劣，使用人员数量大、频次高，使用人员自身环保意识、爱护公物意识参差不齐，以及突发电、气供应不足等情况，造成相关的电器开关控制阀体不能工作，从而造成集便系统不能使用。此外，国内的高速列车空间有限，结构设计上应尽量满足结构紧凑、轻量化的要求。因此，需要设计一种真空、重力两用式的，且结构紧凑的真空助力增压冲水集便系统。专利cn110949431a公开一种用于集便系统的真空和重力两用冲水装置，采用独特的机械-电气两用按钮，分别通过电气和机械装置控制管路开闭，解决电气问题导致无法供水问题，但是结构复杂，占用空间大。专利cn209467140u公开了一种列车用真空集便系统，便器组成通过便器排泄阀与中转箱连接，中转箱与污物箱之间通过大口径中转箱排泄阀连接，实现中转箱内污物仅通过重力转移至污物箱内，但是排泄阀工作需要气源，在气路故障时不密封。

技术实现要素：

为了解决现有的技术问题，本发明提供了一种轨道交通列车用真空助力增压冲水集便系统，通过气电控制箱组件和蹲便器组件，解决水路、电路或气路故障时集便系统的不正常使用问题，且系统高度集成，减少集便系统的安装空间。

本发明的技术方案是：一种轨道交通列车用真空助力增压冲水集便系统，包括气电控制箱组件和蹲便器组件，所述气电控制箱组件包括壳体、进水口、球阀、y型过滤器、水增压器、冲水按钮阀、出水口、进气口和控制模块；进水口、y型过滤器和出水口安装在壳体外，水增压器和冲水按钮阀安装在壳体内，进水口和y型过滤器之间安装球阀，y型过滤器与水增压器连接，水增压器的另一端与出水口连接，水增压器和出水口之间安装冲水按钮阀；进气口和电源接口安装在壳体的上侧；

所述蹲便器组件包括便盆、喷嘴、s型弯管、喷射器和压缩空气入口；喷嘴安装在便盆的侧壁上，喷嘴与出水口连接，便盆的下端连接s型弯管，喷射器的上侧设置抽吸端口，下侧设置排污口，抽吸端口与s型弯管连接，排污口与污物池连通，压缩空气入口设置在喷射器侧面；

控制模块包括plc、冲水电磁阀和喷射器电磁阀，控制模块设置在壳体的上部；冲水电磁阀设置在进气口和水增压器之间，喷射器电磁阀设置在进气口和压缩空气入口之间；plc分别与电源接口和冲水按钮阀连接，plc通过电路分别与冲水电磁阀和喷射器电磁阀连接，用于控制冲水电磁阀和喷射器电磁阀的开闭。

进一步地，所述冲水按钮阀设置在壳体内部，并穿过壳体前壁与冲水按钮连接；进水口、y型过滤器和出水口沿竖直方向分布。

进一步地，所述进水口安装宝塔接头，宝塔接头连接水箱；球阀和y型过滤器通过对丝连接，冲水按钮阀依次通过水管、内外丝接头、水管、内螺纹对丝和内外丝弯头与出水口连接。

进一步地，所述冲水电磁阀和进气口之间设置压力调节器，喷射器电磁阀和进气口之间设置压力调节器；气源依次通过进气口、压力调节器和冲水电磁阀后进入水增压器，气源依次通过进气口、压力调节器和喷射器电磁阀后从压缩空气入口进入喷射器。

进一步地，所述水增压器包括罐体、胶囊、端盖、通水管和风管座，罐体设置在胶囊的外侧，端盖安装在罐体和胶囊的两端，通水管设置在胶囊的中间，且贯穿端盖，通水管和胶囊之间设置水孔进行水的流动，通水管上端与y型过滤器连接，通水管下端与冲水按钮阀连接，罐体的上端安装风管座，风管座的下端开口设置在罐体内壁，风管座的上端与冲水电磁阀连接。

进一步地，所述通水管上端和y型过滤器通过进水管连接，通水管上端通过连接丝座与进水管连接；通水管下端和冲水按钮阀通过出水管连接，通水管下端通过螺母丝座与出水管连接。

进一步地，所述便盆的周边设有加强翻边，便盆踏面设计成向便盆倾斜的结构，以便所有的水流入便盆。

进一步地，所述s型弯管分别通过安装法兰与便盆和喷射器的抽吸端口连接。

进一步地，所述壳体的下端设置喷射器气管出口，喷射器电磁阀和压缩空气入口之间连接的管路穿过喷射器气管出口。

进一步地，所述喷射器包括进气室管道和排气室管道，进气室管道为j型结构，进气室管道安装在排气室管道的上侧，进气室管道的下端延伸至排气室管道的内部，且进气室管道的外壁与排气室管道内壁形成狭小缝隙喷口；进气室管道的上端设置抽吸端口，排气室管道的下端设置排污口，进气室管道外壁和排气室管道上端通过法兰盘固定连接；压缩空气入口安装在排气室管道上，且压缩空气入口与狭小缝隙喷口连接。

本发明的一种轨道交通列车用真空助力增压冲水集便系统的工作步骤如下：在有电有气工况下，采用真空助力增压冲水模式；乘客按下冲水按钮后，冲水按钮阀工作，将信号传递给plc，然后plc控制冲水电磁阀得电，开始执行冲洗流程；水箱中的水依次通过进水口、球阀、y型过滤器、通水管进入胶囊内存储，使得水增压器注满水；气源提供的空气进入进气口，经过压力调节器后形成压缩空气，压缩空气经过冲水电磁阀从风管座进入水增压器的罐体和胶囊之间的缝隙中，以此来挤压胶囊，胶囊里的水在压缩空气的作用下，经过通水管、出水管、冲水按钮阀、出水口到达蹲便器组件中的喷嘴，水在压力的作用下从喷嘴喷射进入便盆高效冲洗便盆内部；当冲水按钮阀动作0.5s后，plc控制喷射器电磁阀得电，喷射器启动，气源提供的空气经过压力调节器后形成压缩空气，压缩空气经过喷射器电磁阀和压缩空气入口，在狭小缝隙喷口处流速急剧加快，根据文丘里效应在进气室管道处产生真空负压，进气室管道通过抽吸端口与s型弯管连接，在s型弯管内形成抽真空效果；在真空的作用下，便盆内的污物经过s型弯管、喷射器的抽吸端口、喷射器的排污口自动流向污物池，执行排空动作；由于plc给喷射器电磁阀发出的是脉冲信号，喷射器执行间隙0.2s的脉冲式动作来抽真空，然后水增压器重新注满水，系统进入待用状态，完成整个真空助力增压冲水模式循环；

在无电无气工况下，采用重力冲水模式；当电路无法导通时，plc、冲水电磁阀和喷射器电磁阀无法得电，冲水电磁阀和喷射器电磁阀关闭；当气路无法导通时，喷射器电磁阀不再执行抽真空动作，水增压器中的水也没有压力；当电路和气路最多只有一路导通时，按下冲水按钮阀后，水增压器中的水经过出水管、冲水按钮阀、出水口到达蹲便器组件中的喷嘴，利用水的重力和由势能转化成的动能冲洗便盆内部；便盆内的污物和水的混合物在重力和由势能转化成的动能的作用下通过s型弯管和喷射器的抽吸端口、喷射器的排污口进入污物池，水增压器重新注满水，系统进入待用状态，完成整个重力冲水模式循环。

气电控制箱组件实现了电、气、水三路系统的模块化设计安装，高度集成，蹲便器组件将喷射器、便盆等组件集成为一个模块，减少了安装工程量，使得本发明的结构紧凑，减少了集便系统的安装、使用空间，扩大了人可活动空间，给乘客更舒适的乘坐体验。冲水电磁阀和喷射器电磁阀控制导通压缩空气，使得水增压器和喷射器动作，完成冲洗和排空。plc是系统电源接入、信号处理总成，可接收来自冲水按钮阀的信号，从而控制冲水电磁阀和喷射器电磁阀的开闭。球阀用于控制水路的通断。y型过滤器用于对接入水源进入过滤，水源供水使用杂质微粒小于100μm的水，缩短y型过滤器的维护间隔。水增压器用于通过气压给水增压，给喷嘴提供压力水，实现压力水冲洗便盆的功能。冲水按钮阀用于执行冲洗操作。s型弯管形成水封，起到排污阀的作用。喷射器执行间隙0.2s的脉冲式动作来抽真空，可以得到较好的排空效果。

采用上述技术方案，本发明实现的有益效果如下：

(1)本发明通过高度集成化的气电控制箱组件和蹲便器组件，实现真空助力增压冲水模式以及重力冲水模式，减少了集便系统的安装、使用空间，扩大了人可活动空间，给乘客更舒适的乘坐体验；且增加了抗环境干扰的能力，重力模式可以解决水路、电路或气路故障时集便系统的无法正常使用问题。

(2)结构紧凑、性能可靠，操作、维护更加方便，便于推广使用。

(3)真空助力增压冲水模式的整个循环完成时间约4s，喷射器中负压状态可持续，使得最长循环时间为12s；重力冲水模式的循环完成时间约8s，系统工作效率高、效果好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为气电控制箱组件的结构示意图；

图3为蹲便器组件的结构示意图；

图4为水增压器的结构示意图；

图5为喷射器的结构示意图；

图6为本发明的系统配置原理图。

图中，壳体1、进水口2、球阀3、y型过滤器4、水增压器5、冲水按钮阀6、出水口7、进气口8、控制模块9、便盆10、喷嘴11、s型弯管12、喷射器13、压缩空气入口14、抽吸端口15、排污口16、安装法兰17、plc21、冲水电磁阀22、喷射器电磁阀23、电源接口24、宝塔接头31、对丝32、内外丝接头33、内螺纹对丝34、内外丝弯头35、罐体41、胶囊42、端盖43、通水管44、风管座45、水孔46、进水管47、连接丝座48、出水管49、螺母丝座50、喷射器气管出口51、冲水按钮52、进气室管道61、排气室管道62、狭小缝隙喷口63、法兰盘64。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

参照图1-5中，一种轨道交通列车用真空助力增压冲水集便系统，包括气电控制箱组件和蹲便器组件，所述气电控制箱组件包括壳体1、进水口2、球阀3、y型过滤器4、水增压器5、冲水按钮阀6、出水口7、进气口8和控制模块9；进水口2、y型过滤器4和出水口7安装在壳体1外，水增压器5和冲水按钮阀6安装在壳体1内，进水口2和y型过滤器4之间安装球阀3，y型过滤器4与水增压器5连接，水增压器5的另一端与出水口7连接，水增压器5和出水口7之间安装冲水按钮阀6；进气口8和电源接口24安装在壳体1的上侧；

所述蹲便器组件包括便盆10、喷嘴11、s型弯管12、喷射器13和压缩空气入口14；喷嘴11安装在便盆10的侧壁上，喷嘴11与出水口7连接，便盆10的下端连接s型弯管12，喷射器13的上侧设置抽吸端口15，下侧设置排污口16，抽吸端口15与s型弯管12连接，排污口16与污物池连通，压缩空气入口14设置在喷射器13侧面；

控制模块9包括plc21、冲水电磁阀22和喷射器电磁阀23，控制模块9设置在壳体1的上部；冲水电磁阀22设置在进气口8和水增压器5之间，喷射器电磁阀23设置在进气口8和压缩空气入口14之间；plc21分别与电源接口24和冲水按钮阀6连接，plc21通过电路分别与冲水电磁阀22和喷射器电磁阀23连接，用于控制冲水电磁阀22和喷射器电磁阀23的开闭。

进一步地，所述冲水按钮阀6设置在壳体1内部，并穿过壳体1前壁与冲水按钮52连接；进水口2、y型过滤器4和出水口7沿竖直方向分布。

进一步地，所述进水口2安装宝塔接头31，宝塔接头31连接水箱；球阀3和y型过滤器4通过对丝32连接，冲水按钮阀6依次通过水管、内外丝接头33、水管、内螺纹对丝34和内外丝弯头35与出水口7连接。

进一步地，所述冲水电磁阀22和进气口8之间设置压力调节器，喷射器电磁阀23和进气口8之间设置压力调节器；气源依次通过进气口8、压力调节器和冲水电磁阀22后进入水增压器5，气源依次通过进气口8、压力调节器和喷射器电磁阀23后从压缩空气入口14进入喷射器13。

进一步地，所述水增压器5包括罐体41、胶囊42、端盖43、通水管44和风管座45，罐体41设置在胶囊42的外侧，端盖43安装在罐体41和胶囊42的两端，通水管44设置在胶囊42的中间，且贯穿端盖43，通水管44和胶囊42之间设置水孔46进行水的流动，通水管44上端与y型过滤器4连接，通水管44下端与冲水按钮阀6连接，罐体41的上端安装风管座45，风管座45的下端开口设置在罐体41内壁，风管座45的上端与冲水电磁阀22连接。

进一步地，所述通水管44上端和y型过滤器4通过进水管47连接，通水管44上端通过连接丝座48与进水管47连接；通水管44下端和冲水按钮阀6通过出水管49连接，通水管44下端通过螺母丝座50与出水管49连接。

进一步地，所述便盆10的周边设有加强翻边，便盆10踏面设计成向便盆10倾斜的结构。

进一步地，所述s型弯管12分别通过安装法兰17与便盆10和喷射器13的抽吸端口15连接。

进一步地，所述壳体1的下端设置喷射器气管出口51，喷射器电磁阀23和压缩空气入口14之间连接的管路穿过喷射器气管出口51。

进一步地，所述喷射器13包括进气室管道61和排气室管道62，进气室管道61为j型结构，进气室管道61安装在排气室管道62的上侧，进气室管道61的下端延伸至排气室管道62的内部，且进气室管道61的外壁与排气室管道62内壁形成狭小缝隙喷口63；进气室管道61的上端设置抽吸端口15，排气室管道62的下端设置排污口16，进气室管道61外壁和排气室管道62上端通过法兰盘64固定连接；压缩空气入口14安装在排气室管道62上，且压缩空气入口14与狭小缝隙喷口63连接。

本发明的一种轨道交通列车用真空助力增压冲水集便系统工作时实行以下步骤：在有电有气工况下，采用真空助力增压冲水模式；乘客按下冲水按钮52后，冲水按钮阀6工作，将信号传递给plc21，然后plc21控制冲水电磁阀22得电，开始执行冲洗流程；水箱中的水依次通过进水口2、球阀3、y型过滤器4、通水管44进入胶囊42内存储，使得水增压器5注满水；气源提供的空气进入进气口8，经过压力调节器后形成压缩空气，压缩空气经过冲水电磁阀22从风管座45进入水增压器5的罐体41和胶囊42之间的缝隙中，以此来挤压胶囊42，胶囊42里的水在压缩空气的作用下，经过通水管44、出水管49、冲水按钮阀6、出水口7到达蹲便器组件中的喷嘴11，水在压力的作用下从喷嘴11喷射进入便盆10高效冲洗便盆10内部；当冲水按钮阀6动作0.5s后，plc21控制喷射器电磁阀23得电，喷射器13启动，气源提供的空气经过压力调节器后形成压缩空气，压缩空气经过喷射器电磁阀23和压缩空气入口14，在狭小缝隙喷口63处流速急剧加快，根据文丘里效应在进气室管道61处产生真空负压，进气室管道61通过抽吸端口15与s型弯管12连接，在s型弯管12内形成抽真空效果；在真空的作用下，便盆10内的污物经过s型弯管12、喷射器13的抽吸端口15、喷射器13的排污口16自动流向污物池，执行排空动作；由于plc21给喷射器电磁阀23发出的是脉冲信号，喷射器13执行间隙0.2s的脉冲式动作来抽真空，然后水增压器5重新注满水，系统进入待用状态，完成整个真空助力增压冲水模式循环；

在无电无气工况下，采用重力冲水模式；当电路无法导通时，plc21、冲水电磁阀22和喷射器电磁阀23无法得电，冲水电磁阀22和喷射器电磁阀23关闭；当气路无法导通时，喷射器电磁阀23不再执行抽真空动作，水增压器5中的水也没有压力；当电路和气路最多只有一路导通时，按下冲水按钮阀6后，水增压器5中的水经过出水管49、冲水按钮阀6、出水口7到达蹲便器组件中的喷嘴11，利用水的重力和由势能转化成的动能冲洗便盆10内部；便盆10内的污物和水的混合物在重力和由势能转化成的动能的作用下通过s型弯管12和喷射器13的抽吸端口15、喷射器13的排污口16进入污物池，水增压器5重新注满水，系统进入待用状态，完成整个重力冲水模式循环。

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