吸污控制及真空产生的原理 李玉成.doc

动车组卫生间吸污控制 及真空产生的原理 作者单位 长春轨道客车股份有限公司调试车间 作者姓名 李玉成 成文时间 二〇〇九年五月十日 动车组卫生间吸污控制及真空产生的原理 李玉成 （长春轨道客车股份有限公司 调试车间 130062） 摘 要 动车卫生间采用真空集便器，既节约用水，又不污染环境。该论文介绍集便器吸污控制及真空产生的原理。 关键词 真空集便器 真空泵 排污 1.前言 由于普通火车上使用的是直排式厕所，大量乘客的排泄物就随行驶的火车直接撒在了铁轨上。有数据表明，我国4万多辆火车每天向7万多公里铁路线“拉”出近6000吨粪尿污水，严重恶化了铁路沿线环境。真空集便器的诞生有效地解决了这一问题。并在机车中建成了整体卫生间，这种卫生间曾在乌兹别克斯坦经受住了零下30摄氏度的气温和相当于我国80年代铁路轨道水平的考验。 2.真空集便器的排污原理 真空集便器的主体是一个真空泵，一端与坐便器相连。当它工作时，泵内的涡轮旋转形成真空，就把坐便器里的污物“吸”到泵中，通过压力排放到指定地点储存起来。同时，泵的前部有一组刀片，用于粉碎污物。“因为真空产生的‘吸’力很强，我们使用时就不需要借助太多水的冲力了”，这时候水只起到去除表面沾物和润滑的作用，一次只需一小杯水就够了，这是普通家用抽水马桶一次冲水量的十二分之一。它实现了能节水、储存排放物这两大功能。还有真空泵前部的那组刀片，因为排泄物经过了浸软和粉碎，所以他们的排污管道直径只需32毫米，比普通110毫米直径的排污管道要细得多。另外，由于污物是真空泵“吸”到管道里的，最大的“吸”力可以垂直“吸”上两米，所以管道可以在这个范围内像电线一样随意“走”。 3．集便系统工作循环过程 工作原理：按下冲洗按钮，喷射器动作将便器和污物箱之间的隔离箱抽成负压，排泄阀打开，污物从便器中被抽入隔离箱中。随后，排泄阀关闭，喷射器关闭，压送阀及输送管阀打开，压缩空气通过限压阀进入隔离箱，箱体内的压力从负压变成正压，污物通过输送管阀从隔离箱内压入污物箱。 步骤1：准备状态准备状态下，便碗底部存有一个小水凹，入口阀和出口阀此时处于关闭状态。再在待用工作过程中，抽水马桶包括初始供水、水箱加水，进气和出气阀处于关闭状态。电源消耗2.2瓦。 步骤2：冲洗便碗按下冲便按钮，冲水循环开始，一个完整的冲水循环大约耗时25秒。在这个冲水循环过程中，下一次的冲水循环不会开始。压缩空气被压入水箱，冲便水在空气的压力下通过喷嘴喷出，这样便碗得到有效的冲洗。 步骤3：隔离箱内产生真空与冲水循环同时，真空泵将中间水箱排空到大约-0.4巴的真空压力。 步骤4：清空便碗入口阀打开，便碗中的污物被集便箱的真空通过便碗与集便箱之间的管路吸到集便箱中。 步骤5：初始化便碗压缩空气进入水箱，冲便水伴随6.2bar空气压力通过喷嘴喷到便碗中，这样便碗中又储存一部分水。 步骤6：清空集便箱压缩空气进入集便箱直到压力达到大约+0.6bar，此时出口阀暂时打开，集便箱里的废物被压到车下污物箱中。 4.真空泵 真空泵是用各种方法在某一封闭空间中产生、改善和维持真空的装置。真空泵可以定义为：利用机械、物理、化学或物理化学的方法对被抽容器进行抽气而获得真空的器件或设备。随着真空应用的发展，真空泵的种类已发展了很多种，其抽速从每秒零点几升到每秒几十万、数百万升。按真空泵的工作原理，真空泵基本上可以分为两种类型，即气体传输泵和气体捕集泵。随着真空应用技术在生产和科学研究领域中对其应用压强范围的要求越来越宽，大多需要由几种真空泵组成真空抽气系统共同抽气后才能满足生产和科学研究过程的要求，由于真空应用部门所涉及的工作压力的范围很宽，因此任何一种类型的真空泵都不可能完全适用于所有的工作压力范围，只能根据不同的工作压力范围和不同的工作要求，使用不同类型的真空泵。为了使用方便和各种真空工艺过程的需要，有时将各种真空泵按其性能要求组合起来，以机组型式应用。 针对动车使用的真空泵主要是获的低真空。真空为气体较稀薄的空间。在指定的空间内，低于一个大气压力的气体状态统称为真空。1标准大气压（1atm）≈1.013×105pa(帕)，1Torr≈1/760atm≈1mmHg1Torr≈133Pa 我国真空区域划分为：粗真空1.013×105pa至1.333×103pa、低真空1.333×103pa至1.333×10-1pa、高真空1.333×10-1 pa至1.333×10-6 pa、超高真空1.333×10-6 pa至1.333×10-10 pa和极高真空1.333×10-10pa。低真空的获得，获得低真空常采用机械泵，机械泵是运用机械方法不断地改变泵内吸气空腔的体积，使被抽容器内气体的体积不断膨胀，从而获得真空的装置。它可以直接在大气压下开始工作，极限真