一种真空集便系统降噪方法及真空集便系统与流程

本发明属于卫生系统设备技术领域，特别涉及一种真空集便系统降噪方法及真空集便系统。

背景技术：

现有主流铁路客车的卫生系统主要是真空集便系统，包括便器、真空发生装置、冲洗按钮等，便器通过排污管与污物箱连接，在便器排出口处安装便器排污阀，真空发生装置包括真空泵、真空开关等。该真空集便系统的原理是通过真空泵在污物箱内建立真空，按下冲洗按钮后便器排污阀打开，便器内的污物在真空负压的作用下被吸入便器排污管路内，再进一步进入污物收集容器内。

真空集便系统具有耗水量低，便器清空效果好等优点。但由于便器在污物排出后瞬间破真空的原因导致噪声较大，影响了车厢内乘客的乘坐舒适感。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是，提供一种可以有效降低便器排污时破真空噪声的真空集便系统降噪方法，同时提供一种采用该降噪方法的真空集便系统。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种真空集便系统降噪方法，在污物收集容器与便器之间安装一中间箱，将所述污物收集容器与真空发生装置连接，在所述中间箱上安装有可选择性地与大气连通的通气阀；

小便状态时，控制在所述中间箱内建立低真空度，便器内的污物在低真空状态下吸入中间箱，或控制所述中间箱为常压状态，所述便器内的污物依重力流入中间箱内；

大便状态时，控制在所述中间箱内建立高真空度，便器内的污物在高真空状态下吸入中间箱；

收集污物后的中间箱在真空状态下被吸入污物收集容器。

进一步，小便状态时，在所述中间箱内建立低真空度，通过如下方式实现：

待机状态时，将所述中间箱与污物收集容器连通，利用真空发生装置在所述中间箱与污物收集容器内建立低真空度；

或，在待机状态时，将所述中间箱与污物收集容器连通，利用真空发生装置在所述中间箱与污物收集容器内建立高真空度，在触发便器小便排污时，控制中间箱与污物收集容器之间断开，打开所述通气阀，降低所述中间箱内的真空度，直至达到低真空度。

进一步，在小便状态时，控制所述中间箱内为常压状态，通过如下方式实现：

待机状态时，将所述中间箱与污物收集容器连通，利用真空发生装置在所述中间箱与污物收集容器内建立低真空度或高真空度，在触发便器小便排污时，控制中间箱与污物收集容器之间断开，打开所述通气阀，降低所述中间箱内的真空度，直至常压状态。

进一步，所述污物收集容器在待机状态为低真空度时，在所述中间箱排污时，控制所述污物收集容器内的真空度由低真空度升至高真空度。

进一步，在触发便器小便排污时，控制所述中间箱与污物收集容器之间断开，在便器排污结束后，控制所述便器与中间箱之间断开，控制所述中间箱与污物收集容器连通；

或，在触发便器小便排污时，将所述便器、中间箱与污物收集容器连通，所述便器内的污物经过所述中间箱直接进入污物收集容器。

进一步，所述中间箱的体积被配置成，在一次完全吸入便器的污物后，使中间箱内的真空度能降至最小值。

进一步，在触发便器排污时，控制便器盖关闭，排污结束后，控制便器盖打开或维持关闭。

进一步，触发便器排污通过按动冲洗触发开关实现；或，通过检测便器盖关闭动作实现；或，通过检测便器坐圈的压力从大于0降至为o的变化实现。

进一步，在所述便器的便器排污管上安装降噪装置，在便器破真空前通过降噪装置向便器排污管内引入空气用以降低便器排污管真空度。

本发明的另一个技术方案是：

一种真空集便系统，采用如上所述的真空集便系统降噪方法。

综上内容，本发明所述的一种真空集便系统降噪方法及真空集便系统，在便器与污物收集容器之间安装一个体积相对较小的中间箱，并将真空发生装置安装在污物收集容器上，形成两级真空控制，通过根据如厕状态控制中间箱吸污时在常压状态、低真空状态及高真空状态切换，有效降低便器在排污时由于破真空所产生的噪音。

附图说明

附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图

图1是本发明实施例一真空集便系统结构图；

图2是本发明冲洗触发开关的结构示意图；

图3是本发明便器结构示意图；

图4是本发明实施例二真空集便系统结构图；

图5是本发明实施例四真空集便系统结构图；

图6是本发明降噪阀结构示意图。

如图1至图6所示，便器1，冲洗触发开关2，小便按钮2a，大便按钮2b，中转箱3，真空发生装置4，中转箱排污管5，污物箱6，中转箱排污阀7，中间箱8，便器排污管9，中间箱排污管10，便器排污阀11，中间箱排污阀12，通气阀13，降噪阀14，电磁阀15，阀体17，安装边17a，阀盖18，弧面18a，安装边18b，膜片19，封闭部19a，连接部19b，通气管20，空气腔21，接口22，电磁阀23，透气口24。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例一：

如图1和图2所示，本发明提供一种真空集便系统，包括便器1、冲洗触发开关2、污物收集容器以及控制单元(图中未示出)等。

本实施例中，冲洗触发开关2包括小便按钮2a和大便按钮2b，不同的按钮对应不同的冲水量。小便按钮2a和大便按钮2b可以选用安装在便器上或卫生间侧墙上的红外感应开关，也可以是如图2所示的手动按压的冲水按扭。

本实施例中，污物收集容器为中转箱3，中转箱3连接真空发生装置4，中转箱3通过中转箱排污管5与污物箱6连接，在中转箱排污管5上安装有中转箱排污阀7，用于控制中转箱排污管5的通断。中转箱3可以安装在污物箱6的正上方，中转箱3内的污物通过重力流入下方的污物箱6内。中转箱3也可以与打正压装置(图中未示出)连接，在需要中转箱3向污物箱6内排污时向中转箱3内打正压，保证中转箱3内的污物全部排至污物箱6内。中转箱3内具有液位开关，在收集多次污物后达到设定液位时，控制单元控制中转箱排污阀7打开，实现排污。

本实施例中，在中转箱3与便器1之间安装一中间箱8，便器1与中间箱8之间通过便器排污管9连接，中间箱8与中转箱3之间通过中间箱排污管10连接，在便器排污管9上安装便器排污阀11，在中间箱排污管10上安装中间箱排污阀12，便器排污阀11和中间箱排污阀12与控制单元连接。控制单元控制中间箱8在常压状态、低真空状态及高真空状态之间切换。

中间箱8连接有用于选择性地将中间箱8与外界大气连通的通气阀13，通气阀13与控制单元连接。通气阀13可通过管路与车上的废排装置连接，也可以通过管路直接与车外大气连接。

每个便器1对应安装一个中间箱8，中间箱8的体积仅能收集一次的便器污物，便器1每排污一次，中间箱8对应也向中转箱3排污一次。为了简化系统结构，也为了便于日常维护，优选将中间箱8集成安装在便器1上，且将便器排污阀11安装在中间箱8的上方，即中间箱8正对安装在便器1的下方，这样在常压状态下，便器1内的小便可以依靠重力流入下方的中间箱8内，可以避免破真空，进而有利于降低排污时的噪音。

控制单元包括如厕状态获取单元和真空度控制单元(图中未示出)，如厕状态获取单元的输入端与冲洗触发开关2连接，如厕状态获取单元的输出端与真空度控制单元连接。如厕状态获取单元获取冲洗触发开关2发出的触发大便排污信息或触发小便排污信息，并将信息发送给真空度控制单元，真空度控制单元控制中间箱3在小便状态时为低真空状态或常压状态，在大便状态时为高真空状态，用以有效降低便器1在排污时由于破真空所产生的噪音。

本发明提供的一种真空集便系统的降噪方法，具体包括：

小便状态时，控制在中间箱8内建立低真空度，便器1内的污物在低真空状态下吸入中间箱8；或，控制中间箱8为常压状态，便器1内的污物依重力流入中间箱8内。

在小便状态时，在中间箱8内建立低真空度或常压状态，通过如下方式实现：

待机状态时，将中间箱排污阀12打开，将中间箱8与中转箱3连通，利用真空发生装置4在中间箱8与中转箱3内建立低真空度，由真空度控制单元控制所需的真空度。便器1内的污物在低真空状态下吸入中间箱8。该低真空度为设定值，预先存储在控制单元中。

或，在待机状态时，将中间箱排污阀12打开，将中间箱8与中转箱3连通，利用真空发生装置4在中间箱8与中转箱3内建立高真空度，高真空度即为现有车辆集便系统中所设计的便器排污时的标准真空度，标准真空度值预存在控制单元中。在触发便器小便排污时，即便器排污阀11打开时，控制中间箱排污阀12断开，将中间箱8与中转箱3隔断，控制通气阀13打开，利用通气阀13降低中间箱8内的真空度，直至降低至设定的低真空度(该值预存在控制单元中)，便器1内的污物在低真空状态下吸入中间箱8。或，利用通气阀13直接将中间箱8降至常压状态，便器1内的污物依重力流入中间箱8内。

大便状态时，控制在中间箱8内建立高真空度，便器1内的污物在高真空状态下吸入中间箱8。在中间箱8内建立高真空度，通过在待机状态时，将中间箱排污阀12打开，将中间箱8与中转箱3连通，利用真空发生装置4在中间箱8与中转箱3内建立高真空度来实现的，触发便器排污时，通气阀13始终处于关闭状态。

对于真空集便系统，小便一次的冲水量大约在0.25升，大便一次的冲水量大约在0.5。本实施例中，中间箱8的体积被配置成，无论是大便状态还是小便状态，在一次完全吸入便器1的污物后，使中间箱8内的真空度能降至最小，这样在便器1排污时，使破真空时的空气量减少，进而可以有效降低便器排污时破真空的噪声。

具体的工作过程如下：

s1、待机状态：

将中间箱排污阀12打开，中转箱排污阀7关闭，将中间箱8与中转箱3连通，中转箱3与污物箱6之间断开，启动真空发生装置4，在中间箱8与中转箱3内建立低真空度。

s11、小便状态：

s111、冲洗触发开关2发出小便排污信息，控制单元控制中间箱排污阀12关闭，同时控制便器排污阀11打开，由于此时中间箱8内为低真空状态，便器1内的污物在低真空状态下吸入中间箱8，此过程中，通气阀13处于关闭状态。

s112、冲洗结束后，控制便器排污阀11关闭，启动真空发生装置4，在中转箱3内建立高真空度，打开中间箱排污阀12，中间箱8内的污物被吸入中转箱3内，并恢复待机状态。

在中间箱8与中转箱3内同时建立低真空度的情况下，还可以在接收到排污信息时，控制中间箱排污阀12打开，同时控制便器排污阀11打开，便器1内的污物经过中间箱8直接进入中转箱3内。

上述步骤s111中，另一个实施例可以是：

冲洗触发开关2发出小便排污信息，控制单元控制中间箱排污阀12关闭，同时控制通气阀13打开，将中间箱8内的真空度恢复至常压状态，便器排污阀11打开，由于此时中间箱8内为常压状态，便器1内的污物在重力状态下流入中间箱8内。

冲洗结束后，控制便器排污阀11关闭，启动真空发生装置4，在中转箱3内建立高真空度，打开中间箱排污阀12，中间箱8内的污物被吸入中转箱3内。

s12、大便状态：

s121、冲洗触发开关2发出大便排污信息，控制单元控制真空发生装置4，在中间箱8及中转箱3的真空度由待机时的低真空状态提升至高真空状态，关闭中间箱排污阀12，同时控制便器排污阀11打开，由于此时中间箱8内为高真空状态，便器1内的污物在真空状态下吸入中间箱8。

s122、冲洗结束后，控制便器排污阀11关闭，打开中间箱排污阀12，中间箱8内的污物被吸入中转箱3内。

上述步骤s1中，再一个实施例还可以是：

s2、待机状态时，将中间箱排污阀12打开，中转箱排污阀7关闭，将中间箱8与中转箱3连通，中转箱3与污物箱6之间断开，启动真空发生装置4，在中间箱8与中转箱3内建立高真空度。

s21、小便状态：

s211、冲洗触发开关2发出小便排污信息，控制单元控制中间箱排污阀12关闭，同时控制通气阀13打开，将中间箱8内的真空度降至低真空度状态，同时控制便器排污阀11打开，由于此时中间箱8内为低真空状态，便器1内的污物在低真空状态下吸入中间箱8。当然在该步骤中，也可以通过打开通气阀13，将中间箱8内的真空度由高真空度直接降至常压状态。

s212、冲洗结束后，控制便器排污阀11关闭，此步骤中由于中转箱3内为高真空状态，打开中间箱排污阀12，中间箱8内的污物即被吸入中转箱3内。

s22、大便状态：

s221、冲洗触发开关2发出大便排污信息，控制单元控制中间箱排污阀12关闭，同时控制便器排污阀11打开，由于此时中间箱8内为高真空状态，便器1内的污物在高真空状态下吸入中间箱8。

s222、冲洗结束后，控制便器排污阀11关闭，打开中间箱排污阀12，中间箱8内的污物被吸入中转箱3内。

本发明在便器1与中转箱3之间安装一个体积相对较小的中间箱8，并将真空发生装置4安装在中转箱3上，形成两级真空控制，通过根据如厕状态控制中间箱8吸污时在常压状态、低真空状态及高真空状态切换，有效降低了便器在排污时由于破真空所产生的噪音。

实施例二：

如图4所示，与实施例一不同之处在于，本实施例中，集便系统不设置中转箱3，污物收集容器为污物箱6，在污物箱6与便器1之间安装中间箱8。

便器1与中间箱8之间通过便器排污管9连接，中间箱8与污物箱6之间通过中间箱排污管10连接，在便器排污管9上安装便器排污阀11，在中间箱排污管10上安装中间箱排污阀12，便器排污阀11和中间箱排污阀12与控制单元连接。本实施例中，同样由控制单元控制中间箱8在常压状态、低真空状态及高真空状态之间切换。

具体的工作过程与实施例一中所述相同。

实施例三：

本实施例中，为了进一步提升降噪效果，优选，在便器1上安装有便器盖开闭装置，实现便器盖的自动开闭，便器盖开闭装置与控制单元连接，控制单元与安装在墙壁上的冲洗触发开关2连接，冲洗触发开关2发出冲洗信息时(无论是小便信息还是大便信息)，控制单元均控制便器盖开闭装置动作，关闭便器盖，待冲洗结束后，再控制便器盖打开或继续维持关闭状态。

这样，在冲水破真空时，便器盖是关闭的状态，有利于进一步降低冲水时的噪音。

触发便器1排污冲洗，除了通过上述的冲洗触发开关2外，还可以通过检测便器盖关闭动作实现，在便器盖上安装传感器，当如厕人如厕后手动关闭便器盖时，传感器发出信息给控制单元，控制单元启动便器排污冲洗的程序。采用此种方式时，可以配合在便器上或墙壁上安装传感器，用于检测如厕人的如厕时间，进而根据如厕时间判断是大便还是小便，在控制单元中预存有如厕设定时间，小于如厕设定时间即判定为小便状态，大于如厕设定时间即判定为大便状态。

触发便器1排污冲洗，还可以通过检测便器坐圈的压力从大于0降至为o的变化实现，在便器坐圈上安装压力传感器，当如厕人如厕后，压力传感器检测到压力降至为o，即判断如厕人已离开，自动触发便器排污冲洗程序。采用此种方式时，同样可以配合在便器上或墙壁上安装传感器，用于检测如厕人的如厕时间，进而根据如厕时间判断是大便还是小便，在控制单元中预存有如厕设定时间，小于如厕设定时间即判定为小便状态，大于如厕设定时间即判定为大便状态。

实施例四：

与上述实现不同之处在于，如图5所示，本实施例中，在便器1的便器排污管9上再安装一降噪装置，在便器1破真空前通过降噪装置直接向便器排污管9内引入适量空气，用以降低便器排污管9的真空度，减少破真空时便器1空气进入量，引入的空气量要保证真空吸污的效果，进而进一步实现降低噪音的目的。降噪装置采用降噪阀14，安装在便器排污阀11的排水端。此降噪阀14特别在触发大便排污信息时使用，由控制单元控制其动作。

在便器1排污启动的同时，即控制向便器排污管9引入适量空气。或者，在便器1排污启动后延迟设定时间，在破真空前，再控制向便器排污管9引入空气，这样有利于即保证真空吸污效果，同时又有利于降低破真空时产生的噪音。

如图6所示，降噪阀14包括阀体17、阀盖18、膜片19及通气管20。其中，通气管20的底端与便器排污管9连通，阀体17固定在通气管20上，阀盖18和膜片19密封固定在阀体17上，膜片19安装于通气管20与阀盖18之间，膜片19优选由具有一定弹性的橡胶材料制成，膜片19的下表面与通气管20顶部的管口接触连接，膜片19与阀盖18之间形成空气腔21。

空气腔21被配置成可调节内部空气压力使膜片19上下移动用以打开通气管20的管口引入空气或封闭通气管20的管口。本实施例中，空气腔21上安装一个气管接口22，接口22与气路连接，气路与用于调节空气腔21内部压力的装置连接。本实施例中，优选，空气腔21与真空发生装置连接或直接与大气连通。空气腔21与真空发生装置连接时，在空气腔21内建立负压，该负压足以使膜片19上移，膜片19与通气管20的管口之间形成间隙，进而打开通气管20的管口，空气被吸入通气管20内；空气腔21直接与大气连通时，在空气腔21内建立正压使膜片19下移封堵通气管20的管口，保证便器排污管9的密封性。

真空发生装置可以单独设置，为了简化结构，优选空气腔21通过气管直接接入真空管路中，即在中间箱8和便器排污管9内建立真空时，空气腔21内也建立相同的真空度。

本实施例中，在气路上安装二位三通电磁阀15，电磁阀15处于失电状态时，与大气连通。在电磁阀15得电动作时，使空气腔21与真空管路连通，以在空气腔21内建立负压。电磁阀15在便器1排污启动的同时即得电动作，或者延后一定时间再控制电磁阀15得电动作，用以接通真空管路。

由于空气腔21与真空管路连通，在建立真空时，空气腔21和通气管20内的真空度相同，为了使膜片19在上下真空度相同的情况下可以向上移动打开通气管20的管口，本实施例优选，膜片19位于空气腔21内的上表面面积大于用于封堵通气管20管口的下表面面积，保证在电磁阀15动作，负压进入空气腔21时，膜片19在负压的情况下可以顺利打开。

本实施例中，阀体17为筒状结构，采用工程塑料制成，套装在通气管20顶部的外侧，阀体17顶部的周圈具有向外翻的安装边17a，阀体17和通气管20的管壁之间具有透气口24，用于膜片19在脱离通气管20的管口时进入空气，透气口24可以位于阀体17的底部，也可以位于阀体17的中间任意位置。阀体17的底端或中间任意位置与通气管20的管壁之间通过多个连接条(图中未示出)连接，连接条之间的间隙形成透气口24，或者，阀体17的底端或中间任意位置与通气管20的管壁之间通过环形的连接板连接，在连接板上开设若干个透气口24。

阀盖18为圆盘状，同时采用工程塑料制成，阀盖18中间具有向下凹陷的部分，在凹陷部分的中心具有向上凸出的弧面18a，弧面18a正对通气管20的上方，弧面18a与膜片19之间围成空气腔21，弧面18a的设置有利于增加空气腔21的体积，同时弧面18a位于向下凹陷的部分内，也不会增加降噪阀的整体高度。阀盖18的周圈同样具有安装边18b，阀体17的安装边17a与阀盖18的安装边18b之间通过螺栓固定连接。

膜片19由封闭部19a及连接部19b组成，封闭部19a和连接部19b为一体成型的结构，封闭部19a的厚度大于连接部19b，封闭部19a的下表面与通气管20顶部的管口连接，连接部19b呈喇叭状，连接部19b的边缘夹紧固定在阀体17和阀盖18之间，膜片19同时也起到阀体17与阀盖18之间密封的作用。

在阀体17与通气管20之间的透气口24处可以安装有过滤网(图中未示出)，用于保证进入通气管20内的空气洁净度。或，在阀体17的外侧包裹一层过滤层，过滤层可以采用无纺布等，也起到过滤的作用。

该降噪阀14可以安装在车下，但要尽量安装到便器排污阀11的后方并靠近便器排污阀11的位置，这样有利于进一步降低便器破真空时产生的噪音对车厢内环境造成的影响。

常态下，降噪阀14上方为通过电磁阀15连接大气，膜片19依靠自身弹性封堵通气管20，即实现封堵便器排污管9。按压冲洗按钮后，在真空度达到系统要求时，便器1打开便器排污阀11，控制电磁阀15同时或延后得电，使负压进入膜片19上方的空气腔21内，膜片19在负压的作用下向上吸合，打开通气管20，即打开了降噪阀14，空气通过透气口24及通气管20的管口与膜片19之间的间隙进入便器排污管9内，同时空气通过便器1也进入便器排污管9内，此时由于空气从降噪阀14进入便器排污管9使便器排污管9内的真空度降低，进而相对减少了便器1内空气的进入量，从而达到了降低噪声的目的。

如上所述，结合附图所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。