CN104234154A - 一套新式便器及设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一套新式便器及设计方法。本发明涉及家用、各种场所卫生间及火车、轮船、飞机、汽车等各种交通、运输、军事工具的座便器、蹲便器、男用小便器应用技术领域。本发明便器采用活塞直接与便器口密封，便器活塞可随喷水夹层轴管向下移动，然后冲洗并旋转，节约了大量用水，整套便器包括重力转换装置、储水喷水缸筒，可以实现人方便后自动对便器冲水，而且对于人方便时间长短，可以对清洗便器提供不同数量水流。同时，对于收集利用人类排泄物的工作，由于排泄物含水量大大降低，也可降低环卫工作量，提高排泄物质量。整套便器的采用，可对社会产生不可估量的有益效果。

Description

一套新式便器及设计方法

技术领域

本发明涉及家用、各种场所卫生间及火车、轮船、飞机、汽车等各种交通运输工具的座便器、蹲便器、男性小便器应用技术领域。

背景技术

现代城镇家庭及公共场所座便器、蹲便器大多采用冲水方式，对水消耗巨大，极为浪费，而且由于有存水弯原因，便器里总有存水，大便时经常会往屁股上溅水；有时冲洗不干净、向上返排泄物，冲水主要采用手按或脚踏方式实现冲水。

目前用量最大交通工具火车上的蹲便器，用水量较大，主要也是采用手按或脚踏发式实现冲水。

几乎所有冲水便器冲水直接采用自来水或具有一定压力的水源。

发明内容

本发明为一套新式种节水便器及设计方法。

本发明便器主要包括便器体、储水、喷水缸筒和重力控制装置三大部分，是一个包含了多项发明的总发明。

本套便器，可以极大解决便器冲水浪费水、公共场所卫生难维护或维护成本高、下水道易堵塞等问题，降低对排泄物利用难度和处理工作量。

本便器活塞(15)直接与便器口密封，不用水对便器管道密封，活塞面积较大，便器无人用时，活塞顶住便器口，稳定密封轴管(29)顶端外壁一圈凸起密封(13)与活塞缸筒下端内壁一圈凸起密封(14)也密封在一起。活塞顶部有密封帽(5)密封住活塞与喷水轴管(27)上部间的缝隙，隔绝便器通道内外空气流通，密封帽大体是锥体结构，顶端一小部分是球面结构，活塞下部与喷水轴管接近的一段有直线轴承(6)，活塞表面下端有一圈凹陷(4)，便器盆、便器通道内壁都有细细的喷水孔(22)，便器上口还有一圈喷水缝隙(3)，在人方便离开后，都可喷出细细、薄薄的高压水流，另外便器口还有少数的、在人方便前向便器活塞喷水的喷水孔(2)，克服喷水前活塞表面干燥，降低大小便与活塞粘连厉害的问题。

便器有人方便时，便器活塞是密封住便器口的，人方便的大、小便几乎全部落到活塞上，活塞的凹陷对大小便到达活塞密封的、紧挨的便器内壁有一定阻挡作用，人方便结束离开后，便器活塞利用高压水流，通过便器缸筒被下移至便器管道较粗位置，大、小便也就被向下移至便器管道较粗位置，活塞也同时随缸筒快速旋转起来、同时便器体的喷水孔的高压水流也喷向便器活塞、缸筒、活塞上的喷水轴管上端部分，活塞快速转动时，活塞上的大、小便受离心力飞离活塞表面，大、小便不可避免的有的落到通道内壁上、有的两端便器通道底部，旋转的缸筒和喷水轴管把水旋转着喷向管道内壁，把落到通道内壁的大、小便冲到通道底部。

本发明便器没有存水弯，活塞密封便器口，接收全部大、小便，然后由活塞将大小便下移至通道，快速旋转，大小便受离心力和相对的旋转高压喷水冲击，完成便器冲洗。

便器与传统便器相比，将水源较高势能充分利用，且采用如此结构特点，使便器节约了大量用水。

本发明便器的应用方案，除本人之前被公开的专利申请外，与现有技术相比，具有多种突出显著特点：第一，克服了科学偏见性，因为传统绝大多数便器都是水封固定气味；第二，活塞具有多种功能；第三，通道内设置了喷水孔；第四，便器冲洗主要是旋转方式。

本发明便器，除了以上技术特点，更是有节约大量用水的显著成果。

本发明便器体，具有人方便前向便器活塞喷少量水的特点，利于便后的冲洗干净，而且人方便离开后，活塞到达便器口下方通道内，由于便器口采用设置一圈细细的喷水缝，使薄薄的喷水由便器盆下口沿着便器盆与便器通道间的便器颈部结构位置向下冲洗，使便器颈部冲洗更干净，然后这圈薄薄的喷水又喷在活塞上，活塞是旋转着的，提高了水的利用价值。

本发明节水的显著特点，与便器的储水、喷水装置、重力转换装置也有重要原因。

便器储水、喷水装置主要由固定压力缸筒(207)、缸筒活塞(208)、缸筒弹簧(211)、弹簧上端支架(209)、缸筒管道阀门、拉线、进出水管道等组成，还包括具有一定压力的水，特别强调不需要电源。

缸筒进出水管道包括两条进水管道(203、216)、两条出水管道(601、604)、连通管道(202)，管道上有过滤滤芯(213)、自力流量调节阀(205)、管道控制阀(616、115、617)。

出水管道(601)通过进水管道(216)的一段管道与缸筒(207)连通，两进水管道通过中间管道(202)连通。

便器重力转换装置主要包括压板(114)、重力内传导管(103)、外传导管(105)、直线轴承(102、107)、拉线(111)及其控制的阀门(115、616、617)，拉线(112)、固定底座(106、101)、分别稳定两传导管的固定板(113、109)、滑轮(110)。装置顶部是压板(114)，下方与重力内传导管(103)顶部相连，传导管(103)下方内侧与固定底座(101)外侧是直线轴承与轴结构，直线轴承内侧有钢珠(102)，传导管下方外侧有弹簧(104)，弹簧底部顶着固定底座，传导管(103)外侧有外传导管(105)，传导管(105)上方外侧与固定底座(106)上部内侧是轴与直线轴承结构，直线轴承内侧有钢珠(107)，传导管外侧有弹簧(108)，弹簧底部顶着固定底座(106)，两重力传导管先、后上下位置的移动分别带动两拉线先、后移动，实现对管道阀门的控制，内外传导管底部可向下穿透或穿入固定底座，拉线(111)具有在受到一定拉力后可伸长的特征，为了降低装置成本，直线轴承可省去。

本发明重力转换装置设计方法，由多个或多组重力传导管或柱组成，配备相应弹簧、拉线、使各传导管或柱先后或同时受重力或压力，可通过实施一次压力，带动各拉线运动，实现先后或同时控制多个或多组阀门或开关的控制，为了使装置较稳定，可以使用直线轴承，根据需要，拉线可具有一定伸缩特征。

重力转换装置还可根据需要采用带有螺旋传动丝杠的方法，具体是：装置包括一螺旋丝杠螺杆(130)、螺杆下部置于固定于底座的轴承(132)内，装置顶部压板(133)与一重力传导管(134)相连，传导管上部内侧与丝杠螺母(131)外侧相贴，传导管与螺母可相对上下运动，但不能相对旋转，也不能与固定底座(139)相对旋转，压板受力下移，压板内侧弹簧(137)被压缩，当压板底面与螺母(131)上表面接触后，压力使螺母下移，螺母下弹簧(138)也被压缩、螺母不能旋转，从而使丝杠(130)旋转，压板下移可实现与传导管(134)相连的拉线(135)拉紧、还可实现对缠绕在螺杆(130)下端的拉线(136)拉紧，实现装置控制目的，装置也可增加直线轴承提高装置稳定性。

装置采用螺旋丝杠的方法，有利于实现装置在竖直、上下方向降低移动距离、满足多种工况需要。

当人方便时，人体重力对压板施加压力，进水管道开始进水，进入缸筒的水量由装置压板所受压力时间、缸筒最大容量限制，当压板所受压力消失，缸筒内水经过缸筒出水管道喷出，实现对便器自动冲洗。为了克服由于人们体重不同和进水压力不同对缸筒活塞拉杆作用力的不同，在缸筒外进出水管道安装自力流量调节阀(205)，使缸筒出水、喷水量在预定范围之内。

当重力转换装置用于各种便器时，由于人体重力对压板作用时间的不同，装置缸筒所进入的水量可以不同，尤其是女性小便时，人体重力对压板作用时间较短，缸筒只进入较少水量，人离开后，实现了自动、节水冲洗。

装置实现对小便后便器节水冲洗，对便器节约大量的用水关系重大。

本发明装置，利用人体重力转换产生动力，节省了电源控制系统，成本更低。由于重力控制，人方便后离开，便器自动冲水，可以避免公共场所便后无人冲洗的弊端，提高卫生环境，降低打扫卫生工作量。

同时，对于对收集利用人类排泄物的工作，由于排泄物含水量大大降低，也可降低环卫工作量，提高排泄物质量。

采用本发明成套便器，含水极少的人类大小便得到充分利用，直接简单利用作为肥料，可以生产出绿色食品或有机食品，其多方面的社会意义是不可估量的，如果城市把人类大小便排污通过与现有下水通道分开，单独使用另一通道，然后集中，产生沼气利用，其多方面的社会意义更是不可估量的。

对于便器的冲洗、定期清洗，本便器装置也可采用水蒸气或其它高压气体，如水蒸气冲洗、清洗，可实现更佳省水、清洁目的。

附图说明

图1是便器从自然静止到人刚对重力转换装置产生作用力时状态结构简图

图2是便器喷水时结构简图

图3是重力转换装置静止时储水、喷水缸筒结构简图

图4是储水、喷水管道上自力开关阀门不受水压时结构图

图5是一种重力转换装置静止时结构简图

图6是重力转换装置采用螺旋传动丝杠结构静止简图

图7是便器储水、喷水缸筒取消活塞拉杆拉线后结构简图

具体实施方式：

现以人方便之前到方便离开便器运转过程举例说明具体实施方式：

当便器上没有人时，活塞(15)静止密封于便器口处，与活塞相连的缸筒(7)和便器两喷水管(27、28)处于静止状态。

便器储水、喷水装置的喷水管道(604)上阀门(617)打开，自来水管道(203)上阀门(115)关闭，缸筒(207)出水管道(601)上阀门(616)关闭，缸筒活塞(208)位于缸筒最底端，缸筒内活塞上部充满着水(212)。

重力转换装置处于静止状态。

当有人方便时，人体重力使重力内传导管(103)向下方底部移动，并带动重力传导拉线(111)开始移动，与拉线相连的阀门(616)、阀门(115)、阀门(617)随之改变状态，当传导管(103)向下刚刚接触到外轴管(105)时，阀门(616)打开、阀门(115)打开、阀门(617)关闭，此时传导管(103)继续下移，带动传导管(105)同时下移，拉线(111)具有伸缩性，传导管(103)继续下移不会影响与拉线相连三阀门状态，阀门(616)被打开后，管道(203)的具有一定压力的水通过管道(601)阀门(616)到达便器活塞润湿喷水孔(2)，向活塞(15)喷出少量水。

阀门(616)主要由外力控制阀门开闭的阀门球(612)、移动塞子(607)、固定塞子(606)、压缩弹簧(608)、塞子挡块(609)组成，移动塞子(607)有水通道(610)、固定塞子有通道(611)，两塞子被水顶在一起时，其接触面可渗透极少量水。

阀门(616)在关闭时，移动塞子会被弹簧顶在远离固定塞子一端，紧挨挡块(609)，如果阀门(616)由关闭至打开，来自移动塞子方向的压力水流，会顶着移动塞子(607)的弹簧被逐步压缩，有少量的水从通道(611)经过的片刻后，移动塞子(607)被水推至与固定塞子(606)接触的位置，通道(611)被大体上被封堵，因为管道(203)的水能向喷水孔(2)方向渗透极少量水。

同时，传导管(105)下移使拉线(112)拉动拉杆(210)，使缸筒(207)活塞(208)上移，缸筒内水受到活塞向上作用力，由于管道(203)的阀门(115)打开，管道(216)上有止回阀，水只能由管道(202)流向缸筒(207)下方，活塞(208)上的水通过管道(202)到达缸筒内活塞(208)下方位置。

由于人在重力转换装置压板上作用力时间的不同，缸筒管道有自力流量调节阀(205)，缸筒加水量很少受经自力流量调节阀调节后的水压力影响，主要受人对重力转换装置作用力时间的影响，但超过设置最长时间，缸筒上壁与活塞紧密接触后，就达到缸筒最大加水量，不再受时间影响。

自力流量调节阀可以将由于人体重力不同和管道自来水压力的不同而产生单位时间水流量控制在预定范围之内，具有及其重要作用。

拉杆(210)使缸筒内活塞(208)向缸筒顶部移动过程，缸筒上方弹簧(211)被压缩。

在人方便过程中，喷水系统加水完成。

当人离开后，重力内传导管(103)向下压力迅速消失，弹簧(104)回复使传导管(103)上移，拉线(111)缩短，内传导管迅速向上复位，缸筒管道阀门(616、115、617)内置弹簧迅速回复：自来水管道(203)上阀门(115)关闭、出水管道(601)阀门(616)关闭、出水管道(604)阀门(617)打开。外传导管(105)向下压力也随即消失，弹簧(108)回复使外传导管向上移动，拉杆(210)所受拉线拉力消失，所以拉杆(210)受弹簧(211)回复力下移，活塞同样具有向下的弹簧(211)回复力，缸筒活塞向下受回复力及受由管道(203)流出、流经管道(216)、管道(601)的具有压力的水流向下压力，使缸筒内活塞下的水迅速由管道(604)流向便器。

出水管道(604)里的水迅速到达密闭容器(26)，水容器内有可转喷水轴管(28)，轴管下管口在水箱里，水又迅速由管口进入轴管，到达轴管出水口(9)，轴管(28)外有另一喷水轴管(27)，两喷水轴管组成一夹层喷水轴管结构，喷水口(9)是内轴管(28)顶端向外伸出外轴管(27)外壁的管口、与轴管夹层不通，进入轴管(28)的水不会进入两轴管间夹层，出水口(9)上、下方有活塞(8、10)，活塞(8)与轴管(27)固定，可随轴管(27)与便器管道内缸筒(7)相对上下移动，活塞(10)固定于缸筒(7)内壁，可随缸筒(7)在轴管(27)外壁移动，当水由出水口(9)进入缸筒内腔体(11)后，由于夹层轴管不能上下移动，水的压力使缸筒(7)按指定竖直方向向下移动，到达指定位置。

缸筒(7)与便器活塞(15)相连，所以缸筒带动活塞同时向下移动到指定位置。

活塞(10)下端有弹簧(19)，弹簧下端有弹簧底座(12)，弹簧底座是类似活塞结构，此底座固定于轴管(27)上，可与轴管(27)一起与缸筒(7)做上、下相对移动，底座(12)上有至少两条凸起，在缸筒(7)内壁有距离最短等于缸筒(7)受水压下移距离的凹陷，此凹陷与凸起对应，使底座和缸筒不能做相对旋转，为防止底座和缸筒相对旋转，也可使底座和缸筒没有凸起和凹陷，采用底座(12)与缸筒(7)上距离至少等于缸筒下移距离的、和底座(12)相对应的非圆柱形结构。

便器缸筒(7)向下移动到指定位置后，缸筒底部密封(14)与便器稳定密封管(29)顶部密封(13)变成分离状态，稳定密封管(29)与喷水管(27)外壁间有稳定轴承(17)。

缸筒(7)外壁有小喷水孔(21)，喷水孔远小于喷水口(9)，缸筒受水压迅速向下到达指定位置并由喷水孔(21)向便器管道内壁喷出水流(23)。

密闭容器(26)与泵室(24)有管道(604)连通，容器(26)与泵室(24)内水压基本相等，因为便器缸筒所有喷水孔(21)面积之和远小于进水管道面积，缸筒(7)下移到最底端后，泵室水压升高，水流在泵室使叶轮开始旋转，叶轮与喷水轴管(27)底端固定连接，泵室内叶轮上部有轴管(27)进水口和通往便器体管道(604)的进水口，由管道(604)进入泵室的水使叶轮旋转后由叶轮下方到达叶轮上方，由此水流带动喷水夹层轴管组及缸筒(7)旋转，缸筒又带动活塞(15)旋转，水流到达叶轮上方，水流迅速由轴管进水口进入喷水管夹层，并到达此时活塞(15)以上的、轴管(27)的上部分，水迅速由轴管上部的喷水孔(20)喷出，同时，水流迅速进入泵室外便器体喷水管道(604)，由便器体喷水孔(22)迅速喷出。

此时，便器体、便器口、便器通道所有喷水孔高压水流(23)同时喷向旋转的便器喷水轴管顶部锥形结构(5)、便器活塞(15)、便器轴管(27)的活塞(15)以上部分、便器管道内缸筒(7)，便器口喷水缝隙(3)也喷出薄薄水层(23)，冲洗便器盆与便器通道间颈部内壁，再冲向旋转的活塞(15)，同时旋转的便器轴管活塞(15)以上部分喷水孔(20)和缸筒(5)上喷水孔(21)向便器管道喷出高压水流(23)，同时进行便器全方位动态冲洗。

便器在缸筒(207)的水喷完的瞬间完成清洗。

水喷完后，便器泵室叶轮和喷水轴管停止旋转，缸筒(7)内活塞(8、10)间水压消失，缸筒(7)和活塞(15)受弹簧(19)回复力向上迅速移动，活塞到达便器口位置，活塞(15)被弹簧(19)弹力紧紧密封于便器管道口处，保持静止，与活塞相连的便器管道内缸筒(7)处于静止状态，便器内稳定密封管(29)顶部密封(13)与缸筒(7)底部密封(14)受弹簧(19)弹力紧紧密封在一起，使便器管道内与管道外空气实现隔绝、相互密封

缸筒(207)内活塞(208)处于缸筒内下端位置，弹簧(211)向下顶着拉杆(210)。

管道(601)阀门(616)关闭后，阀门内移动塞子和固定塞子的接触面可渗透极少量水，阀门内部作用在移动塞子上的水压逐渐变小至消失，在弹簧(608)作用下，移动塞子回到了离固定塞子最远的位置。

当便器需气体清洗，将缸筒(207)出水管道也就是便器进水管道(604)接上水蒸气，便可实现气体对便器的高质量、消毒清洗。

如果冲洗便器的水压强度要求不高，可以取消便器储水、喷水缸筒(207)活塞拉杆的拉线(112)、弹簧(211)、支架(209)、以及重力转换装置的外传导管(105)、直线轴承(107)、固定底座(106)、固定板(109)、拉线(112)经过的滑轮(110)、弹簧(108)，同时缸筒取消管道(216、601、604)上的止回阀，使便器结构简单。

便器有人方便时，阀门(115)打开，缸筒活塞(208)两侧同时受到来自管道(216)和管道管道(203)的相同水压强，由于活塞上边有活塞拉杆(210)，活塞下边活塞受力比活塞上边受力相比，大出活塞拉杆截面积所受水压力，活塞上下受水力压差大于活塞重力及活塞拉杆与水箱摩擦力，活塞(208)向缸筒顶部移动，活塞上部的水由管道(216)流出、同时水进入活塞下方的缸筒位置，并且在人们方便时间没超出设定最长时间范围内，随人方便时间不同，缸筒加水量不同。

Claims (10)

1.一种便器储水、喷水缸筒，主要包括密闭压力缸筒(207)、活塞(208)、活塞拉杆(210)、缸筒进、出水管道，其特征是还包括连通管道(202)，在缸筒活塞(208)与缸筒壁组成的密闭压力缸筒(207)外有进水管道(203、216)、出水管道(604、601)，活塞拉杆与活塞相连，穿过缸筒，进水管道(203)上有阀门(115)，出水管道(604)上有阀门(617)，出水管道(601)通过进水管道(216)的一段管道与缸筒(207)连通。

2.如权利要求1所述缸筒两进水管道，其特征在于进水管道(203)与出水管道(601)之间有连通管道(202)。

3.如权利要求1所述缸筒进出、水管道，其特征在于进水管道(216)上有止回阀(206)，其特征还在于由阀门(616)控制的出水管道(601)，与便器活塞的润湿喷水孔(2)相通，由阀门(617)控制的管道(604)与喷水缝隙(2)、喷水孔(22)相通。

4.一种便器体，主要包括便器体喷水通道和喷水口、便器活塞(15)，其特征是喷水口包括少数和管道(601)相连的喷水孔(2)，喷水缝隙(3)和其它普通喷水孔(22)，其特征还在于便器口有一圈细细的喷水缝隙(3)和少数便器活塞润湿喷水孔(2)，喷水缝隙、喷水孔(22)与阀门(617)所在出水管道(604)相连，喷水孔(2)与阀门(616)所在出水管道(601)相连。

5.如权利要求4所述一种便器体活塞，其特征是活塞表面周围有一圈凹陷(4)。

6.如权利要求4所述一种便器体活塞，其特征是活塞下端有一直线轴承(6)。

7.一种便器管道阀门(616)，其特征是阀门包括阀门腔体、阀门内移动塞子(607)、固定塞子(606)、压缩弹簧(608)、塞子挡块(609)，所述移动塞子(607)上有水通道(610)、固定塞子上有通道(611)，所述固定塞子与挡块固定在腔体内壁，移动塞子与固定塞子之间有压缩弹簧(608)，移动塞子一侧有固定在腔体内壁的挡块(609)防止塞子(607)被弹簧弹出，挡块两塞子接触面被水压在一起时，水可以从接触面有少量渗透。

8.一种重力自动控制便器喷水装置的控制装置，其特征在于主要包括压板(114)、重力内传导管(103)、外传导管(105)、拉线(111)及其连在一起的阀门(115、616、617)，拉线(112)、固定底座(106、101)，所述装置顶部是压板(114)，下方与重力内传导管(103)顶部相连，传导管下方外侧有弹簧(104)，弹簧底部顶着固定底座，传导管(103)外侧有外传导管(105)，传导管外侧有弹簧(108)，弹簧底部顶着固定底座(106)。

9.如权利要求8所述装置，其特征还在于传导管(103)下方内侧与固定底座(101)外侧是直线轴承与轴结构，传导管(105)上方外侧与固定底座(106)上部内侧是轴与直线轴承结构。

10.如权利要求8所述装置拉线、阀门，其特征在于拉线(111)具有一定伸缩性，和拉线连在一起的阀门(616)与出水管道(601)是相应的，其特征还在于和拉线(111)在一起的阀门(617)与出水管道(604)是相应的。