创新型开扇式节水蹲便器

2016-10-21 07:11刘岱卫黎思亮陈义美周焱婷
资源节约与环保 2016年9期
关键词:冲水出水口排泄物

刘岱卫 黎思亮 陈义美 周焱婷 张 程*

(中国石油大学(华东)山东青岛266580)

创新型开扇式节水蹲便器

刘岱卫黎思亮陈义美周焱婷张程*

(中国石油大学(华东)山东青岛266580)

本文基于市场上现有的蹲便器结构,对原有的蹲便器进行了改良及创新,加入了开扇式结构以及密封结构。同时为了方便清洗和维修将蹲便器模块化。通过这些改进,经实验测量大大提高了蹲便器的效率和清洁能力。

新型;节水;蹲便器

1 研制背景及意义

据2009年3月第五届在伊斯坦布尔举行的世界水资源论坛首脑会议公开的文献得知:我国是一个严重缺水的国家,目前我国主要城市均普遍采用自来水冲厕,每年冲厕需消耗自来水约占我国每年缺水总量的30%(我国每年缺水约400×108t),基本上接近国内40座中等城市的年用水量。其中,水冲马桶耗水高达家庭用水量60%左右;城市公厕中水冲马桶年耗水量也在逐年上升,因此对厕所中主要的设备性能的改进有很强的实用价值和意义。

2 设计思路和原理

基于市场上现有的蹲便器结构,为了方便清洗和维修,我们将蹲便器模块化,形成四部分:腔体前端挡板、扇板、腔体底部槽、脚踏板。我们设计的开扇式蹲便器对这四个部分分别作了改进,已达到节水节能的目的。

2.1设计思路

如图1所示,本蹲便器分为小便模式和大便模式。

大便模式:按下大便按钮后启动大便模式。首先扇板放下使大部分固体排泄物和液体排泄物沿扇板槽流入排污管道中。接着运用压力传感定位得到残余固体排泄物的分布,此时判断总压力是否大于一定值a(如果残余过少可以免去冲洗达到节水的目的)。若大于a,则出水口根据排泄物分布出水差异冲洗残余物。然后前端出水冲洗残余在表面的液体及少量固体残余。最后闭合扇板防止臭气外漏。

小便模式:按下小便按钮启动小便模式。首先放下扇板使大部分液体排泄物沿扇板槽流入排污管道中。然后前端出水冲洗在槽表面的液体残余。最后闭合扇板防止臭气外漏。

2.2设计原理

开扇式蹲便器最突出的一个特点,在于它的开扇式扇板设计:其中②是一块与①通过适当方法结合的板状材料,不同于市面上的与①连成一体的结构。此板可绕①与②连接面转动。在开关启动后,开扇形扇板首先绕①、②交界处转动,过3s~4s后位于①前部和①、②交界面处的相关出水口打开,开始冲水,脏污便会顺势流入安装在蹲便器下方的管道中,最终顺着管道被冲走。此时扇板开始复位。

另一个特点,是中央式防堵塞出水口的设计。如图2所示,该处出水口设计在①、②的交界处,安装位置略高于下方扇板的平面,并与之成一定的角度。与传统蹲便器相比,该设计能大大减少水的冲程,更有效地节约水的用量。在出水的方向设计上,我们减少由两侧向中间冲水的流量,让更多的大功率的冲力沿着从前往后的方向冲,避免由于“对冲”而造成的水的能量的减少已达到节水的目的。蹲便器的腔体后部排污管尺寸与传统相比适当缩小,其余保持不变。

不同于传统蹲便器采用沉水弯利用水封以达到防臭目的,该开扇式蹲便器利用的是塑胶的密封作用。我们在扇板②的后部,设计一条塑胶线与之相连。当扇板复位后,塑胶线紧密连接②和③,阻挡臭气的散发。

在①处,我们设计了前阻面。通过生活经验我们可以知道,很多脏污会扩散在蹲便器周围,尤其是前部。利用这一挡板,可以遮挡30%左右的外部溅出物。以起到清洁和环保的作用,间接起到节水作用。

如图2所示,我们专门设计了④处这块踏板。,它与传统板的区别是,通过大量的数据,引用符合人体形体学设计,找到下蹲最佳的位置,使人们上厕所时位置更准,方便冲水排污。另外,此数据可以改进便池整体的长度,减少无用的便池长度,以减少生产成本。关于数据的由来,可以是通过测量人们蹲下来时前后的长度得来。

图1 蹲便器设计原理

图2 开扇式蹲便器示意图

3 创新点

3.1混合动力源

通过对冲水方式的动力源进行改进,利用排泄物本身重力与水的冲力混合动力对蹲便器进行清洗,相比于现有的蹲便器仅用水冲力作为动力更节约有限的水资源和减少能耗。

3.2传感遥控定位差异冲洗

运用传感遥控定位的方法可以较为准确地测出排泄物的分布,并根据分布进行差异冲洗,即分布较多的地方进行大流量,分布较少的地方进行小流量冲洗。这样避免了以往的盲目冲洗,达到了对水的最大利用。

3.3新式出水口防堵塞

使用了自主研发的新式出水口,利用一个简单的凹槽对出水口进行防堵塞保护,经济实用,可以有效地减少出水口堵塞,延长维修周期,提高冲洗质量。

3.4模块化设计

采用模块化设计,拆装方便,可以对各组分部件进行定期的清洗和维护。

4 实验数据测量及对比

4.1测试数据

表1 开扇式蹲便器

4.2实验结果

由于开扇式蹲便器采用了密封条密封,所以水封水体积为0 L,大大的减少了用水量,并且采用了定位式冲水,所以用水量相比于传统蹲便器减少了许多。而且根据目视,清洁效果相比于传统蹲便器并没有下降。

[1]卫生陶瓷.中华人民共和国国家标准[S].中国知网.

[2]便器冲洗阀用水效率限定值及用水效率等级,国家标准解读.中国知网.

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