汽车流动真空环保厕所系统设计

张让莘：汽车流动真空环保厕所系统设计
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系统的调试主要有２方面的工作，一是压力罐压力、真空罐真空度的调试；另外是控制器的调试，主要是 水阀及界面阀开启时刻、时间的长短及关闭的时刻及时间长短。当调试结束后要固定相应的参数。
２ 系统原理
真空环保厕所的工作原理足将高浓度的人体粪尿（黑水）通过真空管网收集到真空收集罐内。它在０．５
个大气压下正常工作，抽吸力比普通冲厕冲刷力大１００倍，真空厕所每次只需１—１．５ Ｌ润滑管壁。它对臭
气的控制力也优于传统厕所。
参见图２，真空便器设有冲刷器和排污管，冲刷器与电磁延时水阀连通，排污管与界面阀的进口连通，界
真空环保厕所与真空排污管网是一种保护水源不受粪便污染的先进的环保产品。目前已在民航一客机 上使用该产品，欧美少数国家的住宅中已开始应用这类环保产品，国内目前真空厕所及系统产品研制与生产 刚刚起步，产品还不成熟，特别是汽车流动真空环保厕所的开发还未见报道。
１ 系统构建
１．１系统构成及布局 １）基本组成…１ 汽车流动真空环保厕所主要由汽车移动系统、真空便器系统、真空纳污系统和自动控
初始化时要注意 以上参数及其它参数 的设定。
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图４控制器总流程框图
万方数据
第３０卷第４期
第３０卷第４期 ２００８年４月
武汉理工大学学报
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＷＵＨＡＮ ＵＮＩＶＥＲＳ盯阿ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｄ．３０ Ｎｏ．４ Ａｐｒ．２００８
汽车流动真空环保厕所系统设计
张让莘
（山东交通职业学院机械系，潍坊２６１２０６）
摘要： 在对传统重力冲水而厕所与真空环保厕所进行比较的基础上，提出了汽车真空环保厕所系统的设计方案及构
制系统组成。汽车移动系统由大型客车改造而成，把真空便器系统、真空纳污系统和控制系统合理布置其 中，主要完成承载和移动的功能。真空便器系统包括真空便器、界面阀、控制真空便器冲刷水的电磁延时水 阀、控制界面阀开关的电磁阀和压力罐。真空纳污系统的主要功能是将粪便等污物收集存放。真空纳污系 统包括纳污罐、污水箱、小便回收箱、真空罐、真空泵及相关管网组成。自动控制系统主要由控制器、空压机、 真空泵、真空罐、通气管道、气阀、控制阀等组成。有２部分：一是气泵电气部分，主要靠各气罐上安装的压力 传感器信号完成２２０ Ｖ电源的控制及空压机、真空泵的转停控制。另一部分是气阀及供水电磁阀的自动控 制电路，是以单片机为核心的控制器。用于控制上水、冲洗、抽走污物的整个过程。控制器设有手动按钮和 自动按钮，可以有效地降低耗水，减少堵塞，组成多座便器系统，使用方便。系统基本组成框图及连接关系如 图１所示，汽车流动厕所详细组成见图２。
收稿日期：２００７—１２—０６． 作者简介：张让莘（１９６２一），男，硕士，副教授．Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｒｓ６２１２３＠１６３．ｃｏｎｌ
万方数据
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ｖａｃｕｕｍ ｔｏｉｌｅｔ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐａｒｔｓ ｉｎｃｌｕｄｅ ｔｈｅ ｂｕｓ
ｍｏｖｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，ｖａＣｎＬｌｌＴＩ ｔｏｉｌｅｔ ｓｙｓｔｅｍ，ｖａｃｕＨｍ ｓｅｗａｇｅ－ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ
ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ’ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｖａｃｕｕｍ ｔｏｉｌｅｔ ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ ｐｒｏｔｘｚ麒ｅｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ
ａｎｄ ｔｈｅ ｋｅｙ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｂｕｇ—
ｅｎｖｉｍｎｍｅｎｔａｌ ｇｉｎｇ．Ｔｈｅ ｔｒｉａｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｍｏｂｉｌｅ
吸污管
盘
外接清水管
图１系统基本组成及连接关系图
图２汽车流动厕所详细组成图
２）各组成部分在车内的布局图２为汽车流动真空环保厕所系统组成及安装连接示意图，其中压力罐 （清水箱）安置在大客车的顶部，虚线框内的部分安装在大客车的后部，其它依次向车前方布置。
１．２主要零部件的功能及设计要点…
．
压力罐：是整个系统的水源，其容积的大小，应根据厕所的应用场所和应用的频度设计，应选用不易老
ＶａＣＵＵｌＴＩ ｔｏｉｌｅｔｓ ｉｓ ａ
ｎｅｗ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｗａｔｅｒ－ｓａｖｉｎｇ，ｓａｎｉｔａｒｙ ｓｅｃｕｒｉｔｙ，ｅ｛雠ｏｆ ｕｓｉｎｇ ａｎｄ ｓｉｍｐｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｕｓ；ｖａＣＵＵｌＴＩ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｔｏｉｌｅｔ；ｄｅｓｉｇｎ
真空环保厕所可广泛应用于轮船、火车及长途客车上的公共厕所的建设，也可用于生态旅游区、别墅区 以及缺水或重力下水排污系统修建困难地区的厕所建造，由于真空环保厕所的户外管道可随地形变化上下 提升，因此特别适合作旅游景点的公共厕所。
汽车流动真空环保厕所，是将真空环保厕所与汽车配套使用，使其具有流动性。汽车流动真空环保厕所
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｂａｓｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｇｒａｖｉｔｙ ｆｌｕｓｈ ｔｏｉｌｅｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｖａｃｕｕｍ ｔｏｉｌｅｔｓ，ｔｈｉｓ
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注：
ＮＩ、Ｎ２、Ｎ３是为 ３组阀开肩及关闭时间 而设置的循环次数， 要根据需延迟的时间 、时钟频率、定时子 程序来计算。Ｎ１、Ｎ２ 分别是每组中的第２ 个阀（晚开启的阀）开启 和关闭所需的循环次 数；Ｎ３是每组中第１ 个阀ｆ最早开启、最晚 关闭的阀）关闭所需的 循环次数。
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除具有节水、安全、环保、卫生等特点外，还具有流动性好，操作使用灵活方便，特别适合大型的集会、集市和 大中城市人员集中的区域，非常适合我国人口众多、水资源缺乏的国情，此产品具有极大的社会效益和经济 效益。特别是在水资源越来越紧张的今天，节约用水已成为我国的基本国策，尤其是近几年来，国家对能源、 环境、安全生产采取了一系列严格措施，以实现国家的可持续发展。因此，开发汽车流动真空环保厕所具有 广阔的前景。
普通重力冲水厕所存在好多缺点：用水量多，冲刷不干净，臭味难控制，安装及维护不便，易堵下水道等 等。特别是对于一些公共场所、集会、街道等临时陛的应用，利用普通厕所，不仅存在上述缺点，同时建造费 用高，占用场地大，污染高。
真空环保厕所及系统比普通重力冲水厕所及系统节省用水８０％以上，每次冲厕仅用０．７ Ｌ水左右，对 缺水地区具有重大意义；真空环保厕所及系统臭气控制好，臭气难以从系统中散出；真空环保厕所抽力比普 通冲厕冲刷力大１００倍，洁净效果好；排污管道尺寸小，便于安装。使其具有流动性好，能充分发挥真空环保 厕所的优点。
化、不生锈、强度高的材料。 便器：真空便器设有冲刷器和排污管，采用不锈钢结构，为使其减小抽吸阻力，不设返水弯采用直通管，
因为真空厕所整个系统是密封的，所以不设返水弯采用直通管也不会有臭气溢出。 界面阀：界面阀是一个重要部件，结构图如图３所示。阀芯由外部标准气缸带动打开或关闭，气缸由正
压气体控制。此种结构的界面阀开、关灵活，密封效果好。界面阀的外形尺寸小，安装维修方便。材料可采
成。汽车流动真空环保厕所主要由汽车移动系统、真空便器系统、真空纳污系统和控制系统组成。详细介绍了各组成部
分的主要零部件的功能，同时提出了设计要点及安装调试的关键。通过对样机的试用和性能检测表明，所研制的汽车流
动ຫໍສະໝຸດ Baidu空环保厕所是一种结构新颖、节水降耗、卫生安全、使用方便、工艺简单的环保设备。
关键词：汽车；真空环保厕所；设计
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武汉理工大学学报
２００８年４月
用铸铁或工程塑料。 纳污罐：用来存放粪便。其容积大小应
根据具体情况和车的空间合理设计，与界面 阀相连的接口要符合标准。其底部要设有 排泄出口，要有符合标准的连接接口，以便 泄放粪便时便于与外部抽吸管连接。
控制器［２－５］：由于各阀门开关时问要求 严格，逻辑顺序强，将电路积成模块，便于使 用维修。控制系统中的电磁延时水阀，功能 是控制清水的开与关，并能实现以下操作： 电磁延时水阀打开后，界面阀开启将污物纳 入纳污罐后关闭，电磁延时水阀继续供水， 使便器内存有少量水。
中图分类号：Ｕ ４６３．９９
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７１—４４３１（２００８）０４—０１４２—０４
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｂｕｓ—ｍｏｖｉｎｇ Ｖａｃｕｕｍ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｔｏｉｌｅｔ Ｓｙｓｔｅｍ
ＺＨＡＮＧ Ｒａｎｇ－ｓｈｅｎ （Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｗｅｉｆａｎｇ ２６１２０６，Ｃｈｉｎａ）
控制器能够实现：电磁延时水阀送水时 间０．５—５ ｓ内可调，界面阀开、关的时间，在 送水后Ｏ一５ ｓ内可以调整。
控制器是以单片机为核心的控制器作 为实现其各种功能的主体。程序流程图如 图４所示。 １．３安装调试
系统各零部件的安装必须按照安装规 程和安装工艺要求进行，特别是各管道的接 头，要保证其密封性。