一种船用真空便器的气动控制系统及方法与流程

1.本发明涉及一种船用真空便器控制系统，尤其是一种适用于船舶防污染系统生活污水真空收集管系末端设备真空便器的控制系统及方法。


背景技术：

2.真空收集系统由于其节水、卫生、布置灵活、系统重量轻等优点在船舶、航空、高铁等领域应用较广，真空收集系统主要由末端收集设备、真空收集管路、真空容器和真空产生设备组成，其中末端收集设备中的真空便器为其核心设备。
3.真空便器控制方式分气动控制和电动控制两种，当前国内高铁领域的真空便器主要以电动控制方式为主，电控型马桶因系统更复杂，需要配置资源更多，所需安装空间大等原因在船舶领域应用较少，国内船舶领域使用的真空便器主要以气动控制的进口产品为主，以芬兰、挪威等国家的设备厂家供货居多，国内厂家主要以仿造形式进行生产制造，为部分民用船舶或维修保障项目供货，尚未掌握真空便器控制部件设计能力。
4.因此，需要设计一种船用真空便器的气动控制系统及方法。


技术实现要素：

5.本发明目的在于提供一种船用真空便器气动控制系统及方法，用于实现对船用真空便器的气动控制，填补船用真空便器控制部件设计空白。
6.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
7.一种船用真空便器气动控制系统，包括：
8.按钮组件，连接控制机构，通过手动按压按钮，为控制机构提供运行启动气源；
9.控制机构，连接排污阀和水阀组件，通过压差作用进行阀门切换完成真空的导通和隔断，从而控制排污阀和水阀组件的开启和关闭；
10.排污阀，为用于隔断真空便器本体和真空收集管系的阀件，开启受控制机构控制；
11.水阀组件，为用于冲洗真空便器本体的水阀件，开启受控制机构控制。
12.进一步，所述手动按压按钮为手动二位二通阀。
13.进一步，所述控制机构包括封闭腔室、弹簧、驱动膜片、二位二通推杆阀和控制机构释气阀，两个封闭腔室之间通过单向阀连通，两个封闭腔室中分别设有驱动膜片，其中一个封闭腔室中的驱动膜片外侧连接一个二位二通推杆阀，内侧连接另一个二位二通推杆阀和弹簧，该二位二通推杆阀连接按钮组件；另一个一个封闭腔室中的驱动膜片的内侧与室壁之间连接有弹簧，驱动膜片的外侧连接二位三通推杆阀，该二位三通推杆阀连接排污阀和水阀组件，且二个二位二通推杆阀与二位三通推杆阀的气室相互连通。
14.进一步，所述水阀组件包括进水阀控制阀体、驱动膜片、弹簧，进水管，进水阀控制阀体内设有，驱动膜片连接弹簧和推杆阀，进水阀控制阀体通过单向阀连接排污阀，进水阀控制阀体还连接冲洗水环和冲洗水接口。
15.进一步，所述排污阀包含与控制机构连接的气源接口、二位二通阀和释气阀。
16.进一步，所述控制机构连接控制机构释气阀，用于调节气体过流量，过流速度以控制排污阀开启时间。
17.进一步，所述水阀组件的进水阀控制阀体还连接有供水阀组件释气阀，用于调节气体过流量，过流速度以控制水阀开启时间。
18.一种船用真空便器的气动控制方法，采用船用真空便器气动控制系统，采用气动控制方式，利用压差作用实现对真空便器污水及污物的抽出及便器本体的冲洗动作。
19.进一步，所述船用真空便器的气动控制方法，具体包括：
20.(1)手动按下按钮组件按钮后，按钮阀件阀位切换，将真空导通，真空施加在控制机构的驱动膜片a和驱动膜片b上，在驱动膜片及弹簧共同作用下二位二通阀a、二位二通阀b以及二位三通阀阀位切换，真空不能传输到排污阀和水阀组件，排污阀和水阀组件保持关闭状态；
21.(2)按钮组件按钮释放后，管路真空将按钮阀件复位，大气压施加在驱动膜片b上，驱动膜片b复位使二位三通阀阀位切换，二位二通阀a、二位二通阀b位置不变，真空通过二位二通阀b经二位三通阀传送至排污阀和水阀组件，排污阀在压差作用下打开，在压差作用下便器本体内污物、污水被抽走；同时真空作用在水阀组件的水阀驱动膜片上，水阀驱动膜片位移使进水阀控制阀体打开，冲洗水输送至冲洗水环，开始便器本体冲水；
22.(3)大气通过控制机构释气阀进入二位二通阀b所在腔室，最终使驱动膜片a复位，二位二通阀a、二位二通阀b阀位切换，二位二通阀a、二位二通阀b阀位复位后，大气通过二位二通阀a和二位三通阀输送至排污阀，使排污阀关闭；同时大气通过供水组件释气阀进入水阀组件内，在压差及弹簧作用力下水阀驱动膜片复位，进水阀控制阀体阀位切换，水阀关闭。
23.本发明的有益效果是：
24.本发明提供的一种利用气体压差作用的真空便器气动控制系统及方法，该系统结构简单、易于安装，能够在不消耗船舶电力资源的情况下实现对船舶生活污水处理系统中真空收集管路末端真空便器的污物抽排，节水节能、故障率低，减小对船舶舱室空间的占用，无需船舶提供电气资源，设备产品化后，可降低对进口控制部件的依赖。
25.本发明通过利用气体压差作用，实现不同推杆阀阀位切换，由此完成控制机构的气源导通、排污阀的启闭以及供水阀的开启，进而实现无需供电，利用压差完成船用真空便器的自动冲水和污水、污物抽排动作。
附图说明
26.图1是本发明的船用真空便器的气动控制系统示意图；
27.图2是按钮按压后船用真空便器的气动控制各阀件状态示意图；
28.图3是按钮释放后船用真空便器的气动控制各阀件状态示意图；
29.图4是水阀开启后船用真空便器的气动控制各阀件状态示意图；
30.附图标记：1、按钮组件；2、控制机构；3、水阀组件；4、排污阀；5、单向阀a；6、单向阀b；7、供水组件释气阀；8、冲洗水环；9、冲洗水接口；11、按钮阀件；21、二位二通阀a；22、二位二通阀b；23、二位三通阀；24、驱动膜片a；25、驱动膜片b；26、单向阀c；27、控制机构释气阀；31、进水阀控制阀体；32、水阀驱动膜片。
具体实施方式
31.下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.如图1所示，本发明的船用真空便器的气动控制系统，包括按钮组件1、控制机构2、水阀组件3、排污阀4及单向阀等。按钮组件1连接控制机构2，控制机构2连接排污阀4和水阀组件3。
33.上述部件通过软管相连。各阀件、膜片、弹簧初始状态如图1所示。
34.按钮组件1，是气动控制系统启动部件，通过手动按压按钮，为控制机构2提供运行启动气源，属于二位二通阀。
35.控制机构2，是气动控制系统核心控制部件，通过压差作用进行阀门切换完成真空的导通和隔断。包括封闭腔室、弹簧、驱动膜片、二位二通推杆阀和控制机构释气阀。腔室压差变化以及阀门切换的实现需要进水阀控制阀。
36.水阀组件3，包括进水阀控制阀体、进水管及相关管路、阀件。
37.排污阀4，是气动控制系统中用于隔断真空便器本体和真空收集管系的阀件，排污阀开启受控制机构2控制。
38.供水阀的开启及自动关闭的实现需包含与控制机构连接的气源接口、二位二通阀和释气阀等。
39.图2所示为手动按下按钮组件按钮后，按钮阀件阀位切换，将真空导通，真空施加在控制机构的驱动膜片a24和驱动膜片b25上，在驱动膜片及弹簧共同作用下二位二通阀a21、二位二通阀b22以及二位三通阀23阀位切换，真空不能传输到排污阀4和水阀组件3，排污阀4和水阀组件3保持关闭状态。
40.图3所示为按钮释放后，管路真空将按钮阀件复位，大气压施加在驱动膜片b25上，驱动膜片b25复位使二位三通阀阀位切换，二位二通阀a21、二位二通阀b22位置不变。真空通过二位二通阀b22传到二位三通阀23传送至排污阀4和水阀组件3。排污阀4在压差作用下打开，在压差作用下便器本体内污物、污水被抽走；同时真空作用在水阀组件3的水阀驱动膜片32上，水阀驱动膜片32位移使进水阀控制阀体21打开，冲洗水输送至冲洗水环，开始便器本体冲水。
41.图4所示大气通过控制机构释气阀27进入二位二通阀b22所在腔室，最终使驱动膜片a24复位，二位二通阀a、b阀位切换。二位二通阀a21、二位二通阀b22阀位复位后，大气通过二位二通阀a21和二位三通阀23输送至排污阀4，使排污阀4关闭。控制机构释气阀27气体过流量可以进行调节，过流速度控制排污阀开启时间。
42.同时大气通过供水组件释气阀27进入水阀组件3内，在压差及弹簧作用力下水阀驱动膜片32复位，进水阀控制阀体31阀位切换，水阀关闭。至此，气动控制系统各阀件恢复至图1初始状态。供水阀组件释气阀7气体过流量可以进行调节，过流速度控制水阀开启时间。

技术特征：
1.一种船用真空便器气动控制系统，其特征在于，包括：按钮组件，连接控制机构，通过手动按压按钮，为控制机构提供运行启动气源；控制机构，连接排污阀和水阀组件，通过压差作用进行阀门切换完成真空的导通和隔断，从而控制排污阀和水阀组件的开启和关闭；排污阀，为用于隔断真空便器本体和真空收集管系的阀件，开启受控制机构控制；水阀组件，为用于冲洗真空便器本体的水阀件，开启受控制机构控制。2.根据权利要求1所述的船用真空便器气动控制系统，其特征在于：所述手动按压按钮为手动二位二通阀。3.根据权利要求1所述的船用真空便器气动控制系统，其特征在于：所述控制机构包括封闭腔室、弹簧、驱动膜片、二位二通推杆阀和控制机构释气阀，两个封闭腔室之间通过单向阀连通，两个封闭腔室中分别设有驱动膜片，其中一个封闭腔室中的驱动膜片外侧连接一个二位二通推杆阀，内侧连接另一个二位二通推杆阀和弹簧，该二位二通推杆阀连接按钮组件；另一个一个封闭腔室中的驱动膜片的内侧与室壁之间连接有弹簧，驱动膜片的外侧连接二位三通推杆阀，该二位三通推杆阀连接排污阀和水阀组件，且二个二位二通推杆阀与二位三通推杆阀的气室相互连通。4.根据权利要求1所述的船用真空便器气动控制系统，其特征在于：所述水阀组件包括进水阀控制阀体、驱动膜片、弹簧，进水管，进水阀控制阀体内设有驱动膜片连接弹簧和推杆阀，进水阀控制阀体通过单向阀连接排污阀，进水阀控制阀体还连接冲洗水环和冲洗水接口。5.根据权利要求1所述的船用真空便器气动控制系统，其特征在于：所述排污阀包含与控制机构连接的气源接口、二位二通阀和释气阀。6.根据权利要求1所述的船用真空便器气动控制系统，其特征在于：所述控制机构连接控制机构释气阀，用于调节气体过流量，过流速度以控制排污阀开启时间。7.根据权利要求1所述的船用真空便器气动控制系统，其特征在于：所述水阀组件的进水阀控制阀体还连接有供水阀组件释气阀，用于调节气体过流量，过流速度以控制水阀开启时间。8.一种船用真空便器的气动控制方法，采用船用真空便器气动控制系统，其特征在于：该方法采用气动控制方式，利用压差作用实现对真空便器污水及污物的抽出及便器本体的冲洗动作。9.根据权利要求8所述的船用真空便器的气动控制方法，其特征在于：该方法具体包括：(1)手动按下按钮组件按钮后，按钮阀件阀位切换，将真空导通，真空施加在控制机构的驱动膜片a和驱动膜片b上，在驱动膜片及弹簧共同作用下二位二通阀a、二位二通阀b以及二位三通阀阀位切换，真空不能传输到排污阀和水阀组件，排污阀和水阀组件保持关闭状态；(2)按钮组件按钮释放后，管路真空将按钮阀件复位，大气压施加在驱动膜片b上，驱动膜片b复位使二位三通阀阀位切换，二位二通阀a、二位二通阀b位置不变，真空通过二位二通阀b经二位三通阀传送至排污阀和水阀组件，排污阀在压差作用下打开，在压差作用下便器本体内污物、污水被抽走；同时真空作用在水阀组件的水阀驱动膜片上，水阀驱动膜片位
移使进水阀控制阀体打开，冲洗水输送至冲洗水环，开始便器本体冲水；(3)大气通过控制机构释气阀进入二位二通阀b所在腔室，最终使驱动膜片a复位，二位二通阀a、二位二通阀b阀位切换，二位二通阀a、二位二通阀b阀位复位后，大气通过二位二通阀a和二位三通阀输送至排污阀，使排污阀关闭；同时大气通过供水组件释气阀进入水阀组件内，在压差及弹簧作用力下水阀驱动膜片复位，进水阀控制阀体阀位切换，水阀关闭。

技术总结
本发明涉及一种船用真空便器气动控制系统及方法，该系统包括按钮组件连接控制机构，通过手动按压按钮为控制机构提供运行启动气源；控制机构连接排污阀和水阀组件，通过压差作用进行阀门切换完成真空的导通和隔断，从而控制排污阀和水阀组件的开启和关闭；排污阀为用于隔断真空便器本体和真空收集管系的阀件开启受控制机构控制；水阀组件为用于冲洗真空便器本体的水阀件开启受控制机构控制。该方法采用气动控制方式，利用压差作用实现对真空便器污水及污物的抽出及便器本体的冲洗动作。本发明通过利用气体压差作用，实现不同推杆阀阀位切换，由此完成控制机构的气源导通、排污阀和供水阀的启闭，完成船用真空便器的自动冲水和污水、污物抽排动作。污物抽排动作。污物抽排动作。


技术研发人员：潘思宇 王国栋
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七〇四研究所
技术研发日：2022.11.16
技术公布日：2023/5/9