清空垃圾输送系统中扩充存储空间的方法和装置 【技术领域】
本发明，总的来说涉及垃圾处理领域，更具体地说涉及附带的权利要求1前序部分所述的清空垃圾输送系统中扩充存储空间的方法、根据权利要求9前序部分所述的真空垃圾输送系统、根据权利要求18前序部分所述的控制该垃圾输送系统清空循环的方法、根据 21前序部分所述的垃圾输送系统中倾倒滑槽的扩充存储空间、以及根据权利要求27所述的一种扩充存储空间的使用方法。
背景技术
从住宅区的公寓大楼将生活垃圾输往收集中心，垃圾再从收集中心由特种车辆运走地真空系统至今已成功地使用了很长时间，并通常被称作“垃圾吸入系统”(参看美国专利第3 887 053号中示例)。在较小或中等大小的住宅区，这种垃圾吸入系统运作起来没有什么大问题。但是，由于这种系统已被用于越来越大型的住宅区，并且这种住宅区中大楼越来越多，也许最重要的问题是与每个收集中心相连的大楼楼层越来越高，这就对该系统提出了很高的要求。其原因是该系统接近了极限，即清空时间—清空与系统相连的倾倒滑槽中的垃圾所耗费的时间—变得太长，使得大量的垃圾聚集在有着最大负荷的倾倒滑槽的排放阀，而这将会危害该阀的有效操作并由此危害整个倾倒系统的有效运行，最终影响垃圾的排放和输送。
这个问题在早期公布的国际PCT申请WO98/47788中已讨论过，该申请提出了一个可让排放阀的负载减轻的方案。在此方案中，在排放阀的上方设置一个限制阀，由此在倾倒滑槽的低端形成了一个额外的存储空间，该存储空间可等至下一次的清空循环来将其清空。所述方案在此应用领域证明非常有效。其应用受到了限制，是因为比如500毫米直径的倾倒滑槽其自身用作了存储空间。对于非常高的大楼，即有着许多使用同一倾倒滑槽公寓的大楼；以及很大的系统，即包括许多与一个收集中心连接的大楼的系统，限制阀上方的滑槽存在着在下次清空循环开始前装满至第一个倾倒滑槽的危险。
针对上述原因采取了不同的措施来至少为重负的滑槽提供扩充储存空间。所述扩充储存空间为横截面基本上大于滑槽横截面的容器，该容器位于排放阀的前面，让垃圾在等待下次清空循环时在其中作暂时存留。这样的方案也有局限性，因为可用空间几乎总是不宽余，并且不允许安装任何体积再大些的容器。
对于此种方案的另一个要求是，清空该扩充储存空间必须尽可能地快，否则较大系统的循环时间会拖得太长，以至于不可能在规定的时间内清空该系统所有的单元。另外，堵塞的可能性应该被降至最低。有些已知方案采取固有重力输送方法从储存空间排放垃圾，但这又不可避免地存在着从大储存空间到直径相对较小的排放管之间通道出现堵塞或阻塞的巨大风险，这是不能接受的。另外一些情况则采用促动排放方式，比如说使用进给螺杆，但这又会造成清空时间相对较长。
从以上说明可很清楚地看出，所述扩充储存空间对于系统优化是一个非常关键的环节，特别是对于要应付越来越大的系统，即较大的住宅区或类似建筑物，中越来越高楼房的垃圾或废物处理的系统。
总而言之，由此可以确定解决上述问题的方案已有提出，所述传统方案虽然在已述限制条件的范围内很是适用，但已经不能满足对垃圾输送系统整体上越来越高的要求。
发明概要
本发明的一个基本目的是对上述类型的垃圾输送或处理系统做出改进。和现有系统相比，所述改进能让该系统适用于单个倾倒滑槽垃圾量大和互连滑槽数目多的情况，同时又能保持安全操作。准确地说，所述目的是通过提供一种具有所需体积并且能被快速和无问题地清空的扩充存储空间来实现。换言之，所述目的是将每个储存容器的清空时间降至最短，并由此缩短系统的整个循环时间。
本发明基于这样的理解，相较于倾倒滑槽，直径扩大的扩充存储空间可以消除该容器内垃圾的拱起或挂料和堵塞危险，同时也优化了清空时间。根据本发明，这方面目的的实现是通过对垃圾储存容器加上真空并同时驱动搅拌器使垃圾处于运动状态，如同权利要求1的特征部分具体所述。
在根据本发明基本方面的一个特别优选实施例中，如同 2的特征部分具体所述，搅拌器或搅拌装置连同倾斜于水平面的底部一起动作，这在垃圾储存容器的清空过程中这进一步地降低了堵塞的可能性。
另外，相关的权利要求3到8具体说明了根据本发明基本方面进一步开发的实施例。
根据本发明的另外一方面，提供一种采用本发明基本原理的上述类型的垃圾输送系统。在该系统中，所采用的垃圾储存空间可连接在真空源上，该真空源最好来自系统真空，在垃圾储存空间中设有搅拌器，如同权利要求9的特征部分具体所述，该搅拌器用来在不压缩垃圾的情况下重新散布和充分弄松垃圾。根据本发明的所述方面，提供一种系统，通过至少为从战略着眼选择的倾倒滑槽设置可快速清空的扩充储存空间，该系统按自然法则设计成可优化垃圾清空循环的系统。
相关的权利要求10到17具体说明了根据本发明第二方面的进一步开发的实施例。
本发明的又一方面涉及一种控制垃圾输送系统清空循环的方法，该垃圾输送系统根据本发明的基本原理设计，如同权利要求18具体所述，在系统部分或全部的清空循环中，搅拌器和/或真空在不同的倾倒滑槽中运行。因此，通过对现有的根据本发明申请的扩充存储空间的清空进行控制可以实现对该系统清空循环的优化。
相关的权利要求19和20对根据本发明刚才所述方面的实施例有具体说明。
根据本发明的另一方面，提供一种扩充存储空间，并在该空间的底部设有搅拌器，权利要求21的特征部分对此有具体说明。
相关的权利要求22和26对根据本发明刚才所述方面的实施例有具体说明。
本发明的另外一方面涉及根据本发明基本原理设计的扩充存储空间在家庭垃圾吸入系统中的使用。
在以下对实施例进行示例性的说明中，本发明另外一些目的、特征和优越性将得到更为具体的说明。附图简介
现在将更加密切地结合附图对本发明予以说明，在附图中，
图1为示意性的侧视图，图示了装在大楼内的垃圾吸入系统的组成部分，并且该垃圾吸入系统设有根据本发明实施例的扩充存储空间。
图2为示意性的局部侧视图，图示了根据本发明的扩充存储空间底部的实施例；和
图3用粗略的轮廓线示出了根据本发明的第三个空气吸入口。详细说明
借助于本发明目前优选的实施例，现在将结合附图对本发明的基本原理予以说明，同时也将对其与传统的真空系统的不同之处予以说明。与此有关，有一点要说明的是，“垃圾”在此说明书中意义非常广泛，因此不仅仅包括普通所说的“垃圾”或“生活废物”，也基本上包括垃圾处理领域的所有部分，如报纸、衣物以及各种可回收的包装品。
图1示意性地图示了装有垃圾倾倒滑槽1的建筑16的底层，比如说地下室，该垃圾倾倒滑槽1以普通方式穿透所有楼层向上延伸。在每层楼面上倾倒滑槽1都设有一个垃圾倾倒口(未示出)。每个倾倒滑槽通过一个排放阀2与输送管3相连，在这里该排放阀2最好为滑阀。输送管3通向收集中心(同样地未示出)，垃圾通过强力真空被送往收集中心。
在倾倒滑槽1上设有垃圾倾倒口的大楼最底层和排放阀2之间的位置设有扩充存储空间4。扩充存储空间4用来作为大楼里垃圾的“中间储存容器”，在该大楼中，在系统的各清空循环之间都会有大量的垃圾产生，以至于倾倒滑槽1已装不下。所介绍的技术至此还是非常传统的。
导言中已经说过，本发明的基本目的是提供设计垃圾输送系统中的扩充存储空间4的可能性，并且该容器具有系统所要求的容积以及能进行毫无问题的快速清空。这将使得每个垃圾储存容器的清空时间被降至最短，从而减少整个系统的循环时间。根据图1中本发明的实施例，所述目的可以通过提供连在扩充存储空间4底部6的搅拌器5并让所述底部6向上与水平面成α角度来实现。换一种方式说，所述底部6从扩充存储空间4朝着出口4d以所述相同的角度向下倾斜。
在图1的实施例中，搅拌器5是一种由马达7驱动的进给丝杠或蜗杆。搅拌器5旋转将垃圾前送，而且不对垃圾进行压缩或压紧，至少在与出口4d有一定距离的底部6区域是这样的。垃圾向下被送往出口4d。不过，搅拌器5的主要作用是将部分堆积在扩充存储空间4底部6上的垃圾(未示出)进行重新散布和弄松，尤其是在出口4d区域，这样做也关系到后面更为具体描述的对扩充存储空间4的清空。这种对垃圾的重新散布和弄松避免了垃圾在扩充存储空间4中的拱起和堵塞。根据本发明，这么做最好不要对垃圾进行任何真正的压缩或压紧。如果垃圾被压缩，则可能会增加额外的清空时间，甚至在清空过程中发生堵塞。
为了让搅拌器5有这些不同的动作，可以用不同的方法来设计，比如说让其可纵向移动，或沿其长度方向的倾斜度不同，或者有一定的锥度，或者朝其出口处的末端逐渐变细，或者有两个分开的部分，一部分紧靠出口并稍带铲形，而另一端为螺旋形。根据该扩充存储空间4的几何形状，这可由大楼内可用空间部分地决定，或者垃圾的成分，可让搅拌器5的末端处于出口4d前很短距离，即紧邻出口4d开口或伸进与出口4d连接的管内一小段距离。所有的这些改型和变型都处于本发明的权利范围内。
将搅拌器5设计成不同的形状并具有本发明所建议的上述功能同样地处于本发明的权利范围内。能往复运动的杆即为这样不同形状的一个例子，如汽缸的活塞杆，该杆带有啮合机构，该啮合机构只在向前进给方向起作用，而在回程方向时就不起作用了。
为了消除具有图示进给丝杠形状的搅拌器5在将垃圾推向出口过程中用力太大而压缩或压紧垃圾的危险，在此实施例中最好将该扩充存储空间4的底部6做成带凹腔或凹陷处6a的形状。该进给丝杠处于凹腔6a中，而凹腔紧紧固定在进给丝杠5外圆周边的一部分上。图2只示出了进给丝杠5的朝向扩充存储空间4内部的上面部分，所以只有该上面部分暴露并作用于垃圾。因此，进给丝杠5不会很剧烈地推动垃圾，而只会按照上述方式进行推动。
图2还示出了扩充存储空间4的壁4e，参照进给丝杠5的旋转方向R来看，该壁位于进给丝杠5的旋进一侧是垂直的。如此布置的用意是为了防止垃圾的堆积以及被进给丝杠5的旋转压紧。为了保证扩充存储空间4的所需容积，相对的壁4f与垂直方向反相地成一角度。在合适的实施例中，该角度约为30°。
在目前为优选的实施例中，扩充存储空间4还设有两道基本上垂直的侧壁4a，4b。不过，所述第一道侧壁的下部朝向出口4d轻微向里并形成一定的角度，从而与倾斜的底部6形成了稍成斗状的形状。该斗状形状用来将垃圾导向出口4d，但形状不能太尖或太陡，否则会造成出口4d处垃圾的拱起或堵塞。本发明并不局限于任何具体横截面的扩充存储空间4，但图示出的侧壁4a、4b可为大致成圆柱形、方形或矩形横截面形状的一部分。
图1还示出了从倾倒滑槽1上部到扩充存储空间4的进口4c和从扩充存储空间4到倾倒滑槽1的最下部分的出口，出口和进口在水平面上的位置有一定的偏移。实际上，该进口和出口分别邻近扩充存储空间4的两道侧壁4a、4b。这样做的目的是让垃圾通过进口4c滑进来并以最为有利的方式聚集在扩充存储空间4中。
从图1可以进一步地看清倾倒滑槽1在进口4c上方的不远处设有密封截止阀9。所述阀可为任选的已知设计形式。此阀的作用是防止真空以下文会详细描述的方式加在扩充存储空间4内，以避免真空向上沿倾倒滑槽1传播，若有倾倒口在清空了扩充存储空间4的同时被打开就会出现伤害的危险。
为了通过加在扩充存储空间4的真空实现下文所述的输送功能，所述扩充存储空间4还设置一个或多个成组的空气吸入口10、11、12和17(特别见图2和图3)，这些空气吸入口的功能同样地在下文中有更为详细的说明。图1中只示出了这些空气吸入口，但实际上这些空气吸入口与一个未示出的管路系统相连。空气可从不同的位置吸入，比如说从输送管3的管路。
在优选实施例中，本发明的功能如下，在图1示出的系统倾倒滑槽的清空循环之间，从倾倒口(未示出)倒入滑槽的垃圾在扩充存储空间4中得到收集。所述垃圾堆放在底部6以及扩充存储空间4的侧壁4a、4b上。当轮到清空倾倒滑槽1的时候，系统通过输送管3加上一个很强的真空，该真空产生了很强的通过排放阀2开口的吸入力，所述排放阀2最好为滑动型并由其将扩充存储空间4和排放垃圾的输送管3连起来。
根据本发明，在扩充存储空间4中的垃圾进行清空时，有作用所述垃圾的压力降非常重要。为了实现所述压力降，扩充存储空间4设有位于其上部的第一空气吸入口10。在某些情况下，还需要有个位于出口4d正上方的容器壁4a上的第二空气吸入口11作为补充。该第二空气吸入口11的作用是引入处于敞口应用状态的出口附近的空气，而由于某些原因，敞口处发生堵塞的几率相对要大些。引入的所述空气在一定程度上形成了一种空气垫，减轻了垃圾与容器壁的摩擦。空气部分或全部通入垃圾里面“翻松”了该临界位置的垃圾。
另外，在某些应用中，直接在丝杠5区域设置第三个空气吸入口17证明是合适的。这样做的目的是增大向着出口孔4d的垃圾推进力度。从图1可以很清楚地看出，在一个合适的设计中，第三个空气吸入口17被置于相当于从侧壁4b到出口孔4d巨离约2/3的位置。不过，对于不同的应用，该位置可以作变化，比如说取决于搅拌器5的长度。图2示意性地示出了壁4e上的第三个空气吸入口17，该吸入口17与搅拌器5的中心线平齐并处于搅拌器5的旋进方向一侧。最后，图3示出了第三个空气吸入口17与壁4e成45°并朝向出口孔4d。尽管本发明并不局限于分别关于位置和布置的具体说明，但试验证明上述的位置确实对丝杠的推进作用有着正面效果。
另外，在某些应用中，设置第四个空气吸入口12与第一个入口10以及有可能的第二个入口11和/或第三个空气吸入口17组合起来使用是合适的。这样的第四个空气吸入口12处于开口4d的刚刚下游位置，以便保证将垃圾向下输送到输送管3中。在一个实施例中，如图1所示，该第四个空气吸入口12与环形排放器13协同工作，该排放器进一步增大了朝向输送管3的垃圾输送力度。
为了保证垃圾在输送管3的输送通畅，不得不以原有的方式采取进一步的措施来消除太强的真空。在图示的实施例中，这个目标是通过将安全阀14置于连接存储空间4的出口4d到传输管3的出口管15中并在真空变得太强时打开一个空气输入口来实现的。用一个未图示的可控空气入口阀也可得到相同的功能，该可控空气入口阀通过图1示出的气管8与输送管相通。
为了消除垃圾发生拱起和阻塞或在扩充存储空间4中堆积的危险，并为了加大清空速度，与排放阀2的开口相接或最好正处于所述开口前面的所述进给丝杠5由马达7驱动。
如上所述，实现这个目的是基于通过丝杠5的主要作用是“搅拌”垃圾，并不是将垃圾大力推向出口。真正的排放/清空是靠所加的强真空和重力。关于此点要说明的是该丝杠的速度最好能控制或调节，以便适合于当时状况。
因此，根据本发明基本原理的清空扩充存储空间的特征，一方面为重力和吸入送料的结合，另一方面因为使用了消除拱起和堵塞现象的搅拌器而使得清空成为可能。传统的方法，利用重力和吸入送料组合将垃圾从扩充存储空间输送到输送管路系统中仍存在拱起和堵塞的危险。而采用建议的措施能够达到所需的快速且仍然不失安全的带有扩充存储空间的倾倒滑槽的清空。这就意味着楼层高，面积大，负载重的区域可以连在一个垃圾输送系统上。尤其是，根据本发明，对于1.5到2立方米的扩充存储空间，通常可以达到15至30秒的清空时间，特殊情况下可减至10秒。在大多数情况下对于标准尺寸为φ500毫米的倾倒滑槽，这种尺寸的扩充存储空间已经足够，尽管本发明用于容积为1.5到大约4立方米的扩充存储空间同样有优点。在大多数情况下这样的清空时间是理想的，因为更快的清空会导致系统的压力降太大。
总而言之，和典型的传统方案相比，本发明的基本原理的应用可提供以下有利之处：
较短的清空时间；
减少因垃圾储存容器和倾倒滑槽间通道发生拱起和阻塞而导致功能混乱的可能性；因此
减少了运行期检查和维修的需要；
允许楼层更高的更大的楼群连在同一系统上；
提高了优化系统清空时间和清空循环的可能性。
根据本发明原理，可提供一种真空操作的垃圾输送系统，并且该系统在所有倾倒滑槽或负荷最重的倾倒滑槽设置所发明的扩充存储空间。所以，在系统的部分或全部清空循环中，搅拌器和/或真空在单独的倾倒滑槽中工作。从而，搅拌器和/或真空可在单独的倾倒滑槽的扩充存储空间中以预设的程序运作或根据测得的快速清空需求，其取决于系统的整个清空循环和/或测得储存空间内有大量垃圾来运作。
现今，本发明被认为其主要应用领域涉及用于生活垃圾的垃圾吸入系统。该系统还包括所谓的移动垃圾吸入系统，该移动垃圾吸入系统包括连在每个倾倒滑槽底端的扩充存储空间，该扩充存储空间由直接与其相连的吸入车辆清空。根据本发明的扩充存储空间可有利地应用在这样的系统中，因此本发明也应该包括此种扩充存储空间的使用。
在本发明的领域之内，其基本原理也可应用于其他环境中的垃圾输送系统，而不仅仅是本文具体所述的环境，比如说医院垃圾，办公室垃圾等。同样，本发明并不局限于进给丝杠用作搅拌器，尽管这被认为是目前最适宜的装置。因此，和上面所述一样，也可采用其他的能对所述垃圾进行“搅拌”且不会对其明显压缩的机械装置。
此技术领域的专业人士须知的是，在不脱离本发明领域的情况下可对本发明作各种修改和变更，其中，所附带的权利要求对本发明的领域予以了定义。