CN1012975B - 住宅二次用水及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一套室内二次用水系统技术方案，适用于有给排水条件的民用建筑，特别是住宅，它是由高位洗涤盆、中位自善水箱和低位螺便器等构成的三级立体结构系统，其自善水箱能同时起回收箱、存水箱、供水箱及冲洗箱的作用；其螺便器能适应低水柱工况，自善水箱和螺便器有自我完善的特征，住宅实现二次用水后，城市民用给水当量和峰值能减小1/3到1/2，大量的节约淡水资源和动力能源，减少排污量。

Description

本发明涉及室内给排水工程，特别是一种住宅二次用水系统技术方案。主要用于民房住宅。

现行的便器是用清洁的自来水冲洗的，普遍存在用水量大的问题。近年来用水量大增，供水量不足，虽有真空抽吸式大便器，冲洗设备光电自动控制等节水方法，但使用、维修成本过高，仍不能解决问题。

本发明的目的是实现住宅内二次用水，即将涮衣、洗生菜、洗脸等微污水回收来冲洗便器，使占生活用水1/3左右的水无本选择回收再用，大量的节约淡水资源和动力能源，减少排污量。

本发明的二次用水任务主要是由自善型水箱和螺壳型便器配合实现的。自善型水箱回收洗脸盆、洗涤池等高位用水盆的水，当箱内水位高于或低于额定存水量时，冲洗阀能自动开启或关闭，使水箱保持额定存水量，人可通过提升环给定冲洗阀工作状态。水箱还能对污水池、拖布盆等供水。螺壳型大便器是仿螺道原理工作的，能在200-400（未注单位均为毫米，下同）低水柱工况下被冲洗干净，且不易堵塞，不溅水，不粘底，噪音小;也能用于2米以下的高水柱。

以下结合附图说明本发明的具体方案及其设备的结构和工作原理：

二次用水方法：住宅内，处在高位的洗涤池的底部高一般为500-700;本发明的自善型水箱安装后的底部高于楼平面即可。最好为100-150高（处于中位），本发明的坐式螺便器装好后的上平面不高于楼平面，蹲式螺便器安装后的上平面最好低于楼平面200-400，可用现浇或预留安装穴的方法安装并填料密封;污水 盆、池就近设在水箱下附近（便器、污水池处于低位）。水箱进水管上装一个三通阀，选择水箱、洗涤池、旁通水路的通断工况，旁通水路接一小段能承插洗衣机排水管的胶管，最好用塑料波形管，其作用是将水箱存水引到污水池或将洗衣机涮衣水输往水箱。洗涤池水经三通阀通水箱或通污水池，从污水池排走。当洗涤池距水箱较远（2米以上）时，最好设两条排水管，备两个水塞，一个和传统的一样直接将脏水排掉，一个（设滤栅）通水箱，用户根据水用后的情况开启水塞，选择排水通路。这时则不必装三通阀，最好改用直通开关控制-此办法多了一条排水管，但比传统方式少水箱给水管，管路总长仍趋减少。

高位洗涤盆、池用过的微污水靠自然位差从水箱进水管自行排往回收水箱即自善形水箱，再以水箱内回收的水冲洗便器或向污水池、拖布盆供水就使家庭实现了二次用水。以上各设施中主要的有一种在水有一定杂质的情况下能自紧密封的自善型水箱和一种能在低水柱工况下被冲洗干净的螺壳型便器。

图1是本发明的自善型水箱结构图：进水孔（0），通气兼安全溢水孔（1），箱体内台阶（2），左半无台阶，（3）、（4）依次是右箱盖、左箱盖;（3）与（2）配合能方便的掀起、盖上，便于倒水和清洗;左箱体嵌在（4）内，为静配合;（4）比（3）厚5-10。（5）、（6）依次是方轴孔、圆轴孔，方孔内切圆直径最好比圆孔大5-10mm。（7）、（8）、（9）、（10）、（11）、（12）依次是提升环、提升绳、定向环、转向环、保持环、脚踏环。（9）使拉力作用在轴线上。（11）使拉力保持;绳和脚踏环都尽量轻，不影响冲洗阀自由落下和转动;明装时最好用手拉提升环（7）;（13）、（14）、（15）、（16）、（17）、（18）、（19）依次是阀门轴上轴，上轴四梭台（图示为未剖形状）、上密封圈、浮球、下密封圈、垫片、浮球紧固螺母。（13）穿过（16）;（16）为葱头型空心椭球体。（14）和（19）、 （15）和（17）及（18）将（16）紧固密封，图示为拆开状态。

（20）、（21）、（22）、（23）、（24）依次是支臂轴、支臂套、支臂台（未画剖面线）、密封垫片、支臂紧固螺母。（21）与（25）为动配合，最好能使（25）有2-4°的摆动量，便于冲洗阀自动对中;（22）与（24）夹持（23）密封并固定（20）于水箱壳体上;增减（23）能调节（21）与阀座密封锥面及环带的同心度。

图2为图1“I”的移出放大剖面图。（25）、（26）、（27）、（28）、（29）、（30），依次为阀门轴下轴，阀门上螺母、上刚性垫圈、阀门锥头体、下刚性垫圈、阀门下螺母。（26）、（30）及（27）、（29）保持和调节阀头形状和在轴上的位置。（25）比（13）的直径小5-10。（28）最好用耐蚀略有弹性的橡胶材料。其锥角最好为40°±10°;紧固后的阀头与轴为紧密配合。

（31）为阀座密封填料或密封圈。（33）、（34）依次为阀座锥面和密封环带即锥面下口。（33）光滑平顺坚硬不易腐蚀，其锥角最好为90°-120°，（28）小头直径比（34）最好小5-10;出水孔（32）比（34）直径大10-30，即有一个5-15宽的消阻环隙。

水箱盖上的轴孔、支臂套轴孔、水箱底冲洗出口处阀座处于同一轴心线上。阀门轴线距水箱中线最好等于水箱长度的1/5。除刚性垫圈（27）和（29）外，水箱各部件最好用塑料、橡胶材料。用陶瓷或搪瓷做水箱则不另安阀座。

当箱内进水超过额定水位后，浮球（16）带动阀门总成向上开启，上轴段和下轴段分别在箱盖轴孔和支臂套轴孔内滑动。全开后四梭台（14）插进箱盖方孔（5）内，总成不转动，自动冲洗大便器;当水位低于额定水位后，阀门总成靠自重下落。（14）脱离（5），在排水的涡流作用下，上轴（13）能在箱盖圆孔（6）内自由转动。 下轴段能在支臂套内自由转动，若密封锥面上卡有小杂屑，总成便会不停的转动并跳动，直至阀头（28）将杂屑清掉完全密封而静止。重力和水流的惯性使（28）自紧密封，自行对中;（28）磨损后，阀门轴能凭重力自动下降补偿;（32）的消阻环隙使磨损后的阀头不受夹持，并有减少水流阻力使杂屑不易在锥面停驻的作用。因此，本水箱具有自我调节，自我完善的特征。

图3是本发明螺壳型蹲便器的俯视图，图4是其A-A剖面图。图5是其B-B剖面图。（35）是进水孔，存水洼（36），存水洼最大宽度处（38）宽80。四个重要的淋洗孔（37）配置在逼水弧两侧。淋洗孔有16-29个，内螺线（39），假想过渡轮廓线（40），外螺线（41），两个小便冲洗孔（42）孔心相距30，轴线夹角90°，环形水槽（43）截面最好为月形，其作用是使水槽上各处水压均衡，两头的四个小孔出水量略大，排泄孔（44）的上平面到顶面高180，孔心距（36）近点的水平距150，偏心距20-60，最好为30，孔径70-100，最好为80。

本蹲便器相当于腰切螺蛳壳，将上部沿A-A线移开一段距离而成，其螺道特点是：前段内螺线比外螺线高，内螺线为逼水弧，外螺线为导水弧;参看图4，两条螺线过渡到等高后进一步过渡到内螺线比外螺线低，后段外螺线为逼水弧，内螺线为导水弧，内外螺线在高度上象以斜面为横轴的正弦和余弦线，并在半周期后过渡到渐近线（可参看图7）。

当水从（35）进入蹲便器，主冲洗帽冲出的水及环形水槽上小淋洗孔的水汇成一股较强水流，这股水流首先受到（39）的逼水弧段的作用，形成反冲涡流;当大便挡在水洼向螺道的通路上时，水泄不畅，水位快速抬升，浮力和涡流切搅力不断增强，直至大便被搅起漂移，以抬高的水头沿外螺线（41）加速冲下;环形水槽上的淋洗孔沿途补偿这种作用。（41）的后段过渡成逼水弧段，大便纷纷在（41）上被撞碎和搅散，均匀切入排泄孔（44），形成良好的空气 芯水膜旋流运动。（44）插入φ100的存水弯承插头中，孔径扩大进一步加强气水混合作用。因而本发明的螺壳型大便器的浮运能力和搅散能力强，能适应略高于便器进水孔的低水柱工况，螺道和排泄孔的简单构造能同时具有塞克斯蒂阿旋流接头和苏维脱气水混合器的功能。

图6是本发明的螺壳型坐便器的俯视图，图7是其C-C剖面局部及以（55）、（46）、（49）为起点的螺线的展开对照图。坐便器外形长、宽、高和现行系列一致，对照图6、图7，主冲洗孔（45）在环形水槽的汇合中点，水槽月形截面。主螺线起点（46），外螺线终止点（47），辅螺线距C-C线水平距离最远的60-70的点（48），辅螺线起点（49），主螺线终止点（50），辅螺线终止点（51），四个重要的淋洗孔（54），外螺线起点（55），80的排泄孔（56）下有段直径扩大30-40，长100的过渡管，孔到顶高240，孔心到中心点水平距离最好为60，孔心偏长轴最好为30。（46），（55）两点距孔面高150，与C-C线水平距离最好为100。图6左边是进水口，其上平面有装盖板的两个螺孔。外、主辅三螺线（53）点处依次最好为78：54：37，（52）点处高依次最好为38：25：12.5;（50）点处高依次是24：12.5：5-0（辅螺线为（51）点）。

主、外螺线构成主螺道，主辅螺线构成辅螺道。本坐便器和蹲便器原理相通，每条螺线均有逼水段和导水段，可相互参考。坐便器相当于由多头对数螺线构成复合螺道，更螺蛳化;搅散能力更强;其主螺道对辅螺道有淋浴作用。本坐便器落便在螺道上，很易冲碎，多头螺线更易形成空气芯水膜旋流运动。排泄孔下孔径扩大。加延涡流搅散作用，又便于虹吸终了时气水混合，减少抽吸声。φ80的虹吸管从（50）、（47）弧下顺涡流呈螺道吸引，与过渡管是以横轴90，纵轴80的椭圆截面过渡的，虹吸管最好盘旋到主螺线（53）点之下排离坐便器;吸虹上升最大高度在长轴上，高度略大于 主螺线（53）点之高，使水能漫过（53）点。

坐便器也可改变使用方向，和蹲式一样设存水洼，由正余弦螺线构成螺道。这时，冲洗作用强，能不依赖吸虹吸引而冲净大便，并能坐、蹲两用。

与传统的住宅一次用水系统相比，本发明所提供的二次用水技术方案，能使室内给排水工程的给水当量和峰值减少1/3到1/2，相当于使现有的城市给排水管道提高30%左右的负载能力。水厂的负载能力相当于提高40%左右。可参见国家科委、建委1974年修订颁布的《居住区生活用水量标准》;未包括工业用水。

Claims (3)

1、一种回收家庭生活洗涤用水用于卫生冲洗的二次用水室内给排水系统，在本系统中，洗涤池、洗衣机为高位用水设施，用一次水，中位的水箱回收和储存水，并向低位的大便器和污水盆供水，低位用水设施用二次水，其间由管道及附件联结，其特征是：

a、系统的中位安装自善型水箱，这种水箱的主要结构含有一个带浮球，能上下滑动及转动的阀门总成(12)～(19)、(25)～(30)，

b、系统的低位安装有内腔交替为逼水弧和导水弧构成螺道的螺壳型大便器。

2、按权利要求1所述的自善型水箱，含有一个阀头锥角为40°±10°阀座锥角为90°～120°，出水孔（32）有一个5～15毫米宽的消阻环隙的阀门总成，其特征是：

a、阀门轴上端装有浮球，且其上轴段和下轴段能分别在水箱盖圆轴孔内、支臂套轴孔内滑动及转动，

b、支臂一端固定在水箱上且另一端支臂套带有的孔允许阀门轴下段在其中滑动及转动，

c、水箱盖上的轴孔、支臂套轴孔、水箱箱底冲洗水出口处阀座处于同一轴心线上，

d、阀门轴最上端有提升环，可连启动装置，轴的下轴段与阀门锥头体联接。

3、按权利要求1所述的螺壳型便器，有蹲式、坐式，其特征是：

a、蹲式便器内腔的螺道由内螺线（39）、外螺线（41）构成，坐式便器内腔的螺道由（55）、（46）、（49）为起点的螺线构成，

b、排泄孔偏离中线20～60毫米，

c、环形水槽（43）截面为月形，

d、坐便器虹吸管顺涡流呈螺道吸引。

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