Эжекторный унитаз Российский патент 2024 года по МПК B61D35/00 E03D5/00 E03D11/02 

Область техники

Изобретение относится к водосберегающим туалетам, конкретно к эжекторным унитазам.

Уровень техники

Известны водосберегающие туалеты /WO 2018151623; RU 2670938; Импульсный унитаз «Торнадо» серии GR-4455BMSQ /www.grossman.com.ru/.

Наиболее близким по назначению и технической сущности к заявленному изобретению относится «Импульсный унитаз «Торнадо» серии GR-4455BMSQ» /www.grossman.com.ru/.

Указанный унитаз, выбранный в качестве прототипа, содержит чашу. С нижней стороны чаша соединена через гидрозатвор с выходной трубой слива туалетных стоков (ТС). В верхней части чаши установлены форсунки смыва ТС, которые по питающей воде через трубопровод и разветвитель соединены с выходом электромагнитного клапана (ЭМК). Водопитающий вход ЭМК снабжён быстроразъёмной муфтой для соединения с внешним источником водопитания. Управляющий вход ЭМК соединён с первым выходом блока управления (БУ). БУ снабжен кнопкой 10 управления.

При этом для вытеснения обмывочных вод в канализационную трубу в нижней части унитаза дополнительно установлена турбофорсунка, соединенная по питающей воде с внешним источником водопитания.

Технической проблемой прототипа является трудность снижения расхода водопитающей воды на слив обмывочных вод в канализационную трубу, связанная с установкой смывной турбофорсунки в нижней части унитаза и применением метода турбо выдавливания смывных вод, требующих повышенного расхода питающей воды. Желательно разрешить указанную техническую проблему и снизиться расход питающей воды.

Проблема изобретения и достигаемый технический результат

Технической проблемой, решаемой изобретением, является устранение технических причин, сдерживающих в известной конструкции унитаза экономию воды, а техническим результатом - снижение расхода питающей воды.

Сущность изобретения

Решение указанной технической проблемы и, как следствие, достижение заявленного технического результата обеспечивается тем, что эжекторный унитаз содержит чашу. С нижней стороны полость чаши соединена через гидрозатвор с выходной трубой. В верхней части чаши установлены обмывочные форсунки, которые через трубопровод и разветвитель соединены с выходом электромагнитного клапана (ЭМК). Водопитающий вход ЭМК снабжён быстроразъёмной муфтой для соединения с внешним источником водопитания. Управляющий вход ЭМК соединён с первым выходом блока управления (БУ). БУ выполнен в виде контроллера и снабжен кнопкой 9 управления.

Новыми отличительными признаками заявленного унитаза являются:

- дополнительное введение насоса высокого давления (НВД);

- дополнительное введение насоса эжекторного (ЭЖН);

- последовательное соединение НВД и ЭЖН;

- соединение водопитающего входа НВД с соответствующим выходом трехходового разветвителя питающей воды;

- соединение управляющего входа НВД с соответствующим управляющим выходом БУ 8;

- установка ЭЖН между гидрозатвором и выходной трубой слива ТС;

- соединение всасывающего патрубка ЭЖН с выходным концом гидрозатвора, а сливного патрубка ЭЖН - с входом выходной трубы;

- выполнение водонапорного эжектора ЭЖН в виде турбофорсунки, установленной в заглушенном конце ЭЖН соосно с полостью последнего и полостью выходной трубы.

Дополнительное введение НВД и ЭЖН, последовательное их соединение между собой, а также установка ЭЖН между гидрозатвором и выходной трубой позволили повысить скорость и кинетическую энергию распыленной струи воды в турбофорсунке ЭЖН и, как следствие, обеспечить водоэкономное (по сравнению с выталкиванием в прототипе) всасывание ТС из гидрозатвора в выходную трубу их слива. В результате применения в предложенном унитазе нового принципа слива сточных вод в унитазе снижен расход питающей воды и, как следствие, достигнут заявленный технический результат.

Пояснительные чертежи

Сущность изобретения поясняется чертежами, представленными на фиг. 1 и фиг. 2.

На фиг. 1 представлен рисунок, поясняющий конструкцию эжекторного унитаза, а на фиг. 2 - рисунок, поясняющий конструкцию его эжекторного насоса.

На фиг. 1, 2 обозначены:

1 - чаша унитаза;

2 - гидрозатвор;

3 - выходная (сливная) труба;

4 - форсунки обмывочные;

5 - трубопровод, питающий обмывочные форсунки;

6 - электромагнитный клапан (ЭМК);

7 - муфта быстроразъёмная;

8 - блок управления (БУ);

9 - кнопка управления;

10 - насос высокого давления (НВД);

11 - эжекторный насос (ЭЖН);

12 - турбофорсунка (водонапорный эжектор);

13 - всасывающий патрубок ЭЖН 11;

14 - сливной патрубок ЭЖН 11;

15 - разветвитель трехходовой (тройник).

Раскрытие сущности изобретения

Согласно фиг. 1, 2, эжекторный унитаз содержит чашу 1. С нижней стороны полость чаши 1 соединена с выходной трубой 3 туалетных стоков через гидрозатвор 2 и эжекторный насос (ЭЖН) 11. ЭЖН 11 содержит водонапорный эжектор 12, всасывающий 13 и сливной 14 патрубки. Водонапорный эжектор 13 выполнен в виде турбофорсунки 12, установленной в заглушенном конце ЭЖН 11 соосно с полостью его сливного патрубка и полостью выходной трубы 3. При этом всасывающий патрубок 13 ЭЖН 11 соединен с выходом гидрозатвора 2 и установлен ортогонально полости сливного патрубка 14 ЭЖН 11. Турбофорсунка 12 ЭЖН 11 по питающей воде соединена через насос 10 высокого давления (НВД) с первым водным выходом трехходового разветвителя 15. Второй водный выход разветвителя 15 соединен через трубопровод 5 с обмывочными форсунками 4, установленными в верхней части полости чаши 1. Водопитающий вход трехходового разветвителя 15 соединен через электромагнитный клапан (ЭМК) 6 с быстроразъёмной муфтой 7 для соединения с внешним источником водопитания. ЭМК 6 и НВД 10 выполнены с цифровым управлением и по сигналам управления соединены с соответствующими выходами блока 8 управления (БУ). БУ 8 выполнен в виде контроллера на перепрограммируемых логических интегральных схемах (ПЛИС), снабжен соответствующей программой управления унитазом и кнопкой 9 включения указанной программы. Программа управления БУ 8 выбрана из условия экономного расхода воды для обеспечения качественной очистки чаши 1 унитаза и эффективного слива туалетных стоков во внешнюю канализацию.

Если в питающем водопроводе присутствует загрязненная вода, для сохранения работоспособности ЭМК 6 и НВД 10 между ЭМК 6 муфтой 7 может быть установлен водяной фильтр (на фиг. не показано).

Работа эжекторного унитаза

Работа эжекторного унитаза состоит в последовательном выполнении следующих операций.

После нажатия кнопки управления 9, блок управления 8 дает команду на открытие электромагнитного клапана 6. Открытый клапан 6 пропускает воду из водопроводной сети на трехходовой разветвитель 15. Вода с разветвителя 15 подается через водопровод 5 к обмывочным форсункам 4, установленным в верхней части чаши унитаза и одновременно - к насосу высокого давления 10. Форсунки 4 начинают омывать чашу унитаза. При этом туалетные стоки (ТС), включающие смесь воды и отходов жизнедеятельности человека, стекают в колено гидрозатвора 2. Затем блок 8 управления (БУ) по заданной программе управления включает на короткий промежуток времени НВД 10. Вода от НВД 10 под высоким давлением поступает на турбофорсунку 12 ЭЖН 11, которая разбрызгивает воду в направлении соединения выходной трубы 2. В соответствии с законом Бернулли струя воды из турбофорсунки 12 создает пониженное давление во всасывающем патрубке 13 ЭЖН 11, соединенным с полостью гидрозатвора 3. В результате ТС из гидрозатвора 2 и нижней чаши 1 унитаза втягиваются ЭЖН 11 в выходную трубу 3 и далее во внешнюю канализацию. После сброса ТС во внешнюю канализацию БУ 8 отключает насос 10. Чистая вода форсунок 4 спускается из чаши унитаза, заполняет колено гидрозатвора 3 и перекрывает поступление "дурного" запаха из канализации в чашу 1 унитаза. Далее БУ 8 закрывает ЭМК 6 и подача чистой воды из обмывочных форсунок 4 в колено гидрозатвора 3 прекращается. Далее процесс использования эжекторного унитаза повторяется.

Промышленная применимость

Изобретение разработано на уровне опытного образца эжекторного унитаза и экспериментальных исследований его рациональных характеристик для экономии воды в типовых туалетных системах для пассажирских вагонов железнодорожного транспорта. Экспериментальные исследования показали, что, чем меньше внутренний диаметр (d3) гидрозатвора 2, длина (L1) и глубина (L2) расположения колена относительно ЭЖН 11, тем меньше требуется воды на его заполнение. Однако уменьшение диаметра (d3) гидрозатвора 2 относительно диаметра (d3) выходного отверстия чаши 1 ниже допустимых пределов приводит к увеличению засоров в колене и одновременно увеличению потребностей воды в ЭЖН 11 для вытяжки указанных засоров. В ходе экспериментальных исследований установлен рациональный диапазон соотношений размеров чаши 1, гидрозатвора 2, выходной трубы 3 и эжекторного насоса 11 унитаза:

L1 = (1,2 - 1,6) L2;

L3 = (2-3) d3;

d1 = (50-70) d2;

d2 = (0,50 - 0,95) d3;

d4 = (1,05 - 3) d3;

d5 = (1,05 - 10) d4,

где:

L1, L2, L3 - длина колена гидрозатвора 2 и глубина его расположения относительно ЭЖН 11, а также длина выноса всасывающего патрубка 13 относительно местоположения водонапорного эжектора 12 в ЭЖН 11 соответственно;

d1, d2 - диаметр входного и выходного отверстия чаши 1 соответственно;

d3 - внутренний диаметр колена гидрозатвора 2;

d4, d5 -внутренний диаметр эжекторного насоса 11 и выходной трубы 3 соответственно.

При таком диапазоне соотношений параметров экспериментального образца унитаза потребное количество воды на один смыв и обеспечение заполняемости водой гидрозатвора не превысило 0,45 литра. Такие показатели эффективности водосбережения в известных водосберегающих туалетах не достигнуты. Это свидетельствует о решении технической проблемы энергосбережения и достижении заявленного технического результата, заключающегося в снижении расхода питающей воды в заявленном эжекторном унитазе.

Изобретение относится к водосберегающим туалетам, конкретно к эжекторным унитазам. Эжекторный унитаз содержит чашу 1. С нижней стороны полость чаши 1 соединена с выходной трубой 3 туалетных стоков через гидрозатвор 2 и эжекторный насос (ЭЖН) 11. ЭЖН 11 содержит водонапорный эжектор 12, всасывающий 13 и сливной 14 патрубки. Водонапорный эжектор 13 выполнен в виде турбофорсунки 12, установленной в заглушённом конце ЭЖН 11 соосно с полостью его сливного патрубка и полостью выходной трубы 3. При этом всасывающий патрубок 13 ЭЖН 11 соединён с выходом гидрозатвора 2 и установлен ортогонально полости сливного патрубка 14 ЭЖН 11. Турбофорсунка 12 ЭЖН 11 по питающей воде соединена через насос 10 высокого давления (НВД) с первым водным выходом трехходового разветвителя 15. Второй водный выход разветвителя 15 соединён через трубопровод 5 с обмывочными форсунками 4, установленными в верхней части полости чаши 1. Водопитающий вход трехходового разветвителя 15 соединён через электромагнитный клапан (ЭМК) 6 с быстроразъёмной муфтой 7 для соединения с внешним источником водопитания. ЭМК 6 и НВД 10 выполнены с цифровым управлением и по сигналам управления соединены с соответствующими выходами блока 8 управления (БУ). БУ 8 выполнен в виде контроллера на перепрограммируемых логических интегральных схемах (ПЛИС), снабжён соответствующей программой управления унитазом и кнопкой 9 включения указанной программы. Программа управления БУ 8 выбрана из условия экономного расхода воды для обеспечения качественной очистки чаши 1 унитаза и эффективного слива туалетных стоков во внешнюю канализацию. В результате снижается расход питающей воды. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Эжекторный унитаз, содержащий чашу, полость которой с нижней стороны соединена с выходной трубой через гидрозатвор, в верхней части полости чаши установлены обмывочные форсунки, которые через трубопровод и трехходовой разветвитель соединены с выходом электромагнитного клапана (ЭМК), водопитающий вход которого снабжён быстроразъёмной муфтой для соединения с внешним источником водопитания, управляющий вход ЭМК соединён с первым выходом блока управления (БУ), снабженного кнопкой управления, отличающийся тем, что унитаз дополнительно содержит последовательно соединённые насос высокого давления (НВД) и насос эжекторный (ЭЖН), причём управляющий вход НВД соединён со вторым выходом БУ, а водопитающий вход НВД – со вторым выходом разветвителя, ЭЖН установлен между гидрозатвором и выходной трубой и содержит водонапорный эжектор, всасывающий и сливной патрубки, водонапорный эжектор выполнен в виде турбофорсунки, установленной в заглушенном конце ЭЖН соосно с полостью его сливного патрубка и полостью выходной трубы, при этом всасывающий патрубок ЭЖН соединен с выходом гидрозатвора и установлен ортогонально полости сливного патрубка ЭЖН.

2. Эжекторный унитаз по п. 1, отличающийся тем, что рациональные размеры чаши, гидрозатвора, выходной трубы и эжекторного насоса унитаза связаны между собой соотношениями:

L = (0,2 – 1,2) d1;

d2 = (0,50 – 0,95) d3;

d4 = (1,05 – 3) d3;

d5 = (1,05 – 10) d4,

где:

d1, d2 – диаметр входного и выходного отверстия чаши соответственно;

L, d3 – длина и внутренний диаметр колена гидрозатвора соответственно;

d4, d5 – выходной внутренний диаметр эжекторного насоса и внутренний диаметр выходной трубы.