CN105569150A - 隔膜-磁盘-活塞蓄能马桶冲水器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冲水装置，特别是在居民家中广泛使用的隔膜-磁盘-活塞蓄能马桶冲水器。它包括有：进水管，小水箱，沉筒，压杆，上复位弹簧，磁盘，柱形水嘴盖，下复位弹簧，隔膜，链接弹簧，水嘴盖密封填料，封水活塞，压盖，压盖螺栓，安装支架，密封圈，导压孔，水嘴，阀座，阀盖，节流孔，导流孔，水箱底板，水箱法兰，水箱固紧螺栓。在磁盘的磁力驱动作用下，冲水器的封水活塞阀打开，小水箱蓄集的高能水在空气和隔膜的联合推动下，高速射进马桶坐便器，高速冲刷污物，在保证冲洗效果的同时，又能够大幅度节约用水，减少重复劳动。

Description

隔膜-磁盘-活塞蓄能马桶冲水器

技术领域

本发明涉及一种冲水装置，特别是在居民家庭中广泛使用的隔膜-磁盘-活塞蓄能马桶冲水器。

背景技术

传统式马桶冲水器，一般都是简单蓄水式，即在马桶后部专门设置一个水箱，该水箱与大气连通，水仅仅依靠水箱里0.3米高的低能水位，没有额外压头，当冲水时，手动拉起位于水箱底部的盖板阀盖板，此时，水箱中先前蓄积的定量水涌出，冲走污物。这种设计一般一次动作耗水量在8L左右，再加上冲洗效果不理想，一次污物经常需要冲几次，而反复冲洗所带来的累加耗水量更是惊人。

近几年，由于居民饮用水资源日趋紧张，全社会节能环保意识日趋高涨，节水型冲水器水箱出现并得到大量使用，这种冲水器节水的原理是专门设置了大水和小水两个按键供使用者选择，这在主观上对节约用水起到一定缓解作用，但客观上没有彻底改变。

这些传统冲水器其固有缺点是：

1、水没力：这也是老式冲水器最致命缺点，置于水箱中的水冲击力太小，通常一次冲水动作往往达不到效果，而需要二次、三次冲水，原因就是因为水箱中所蓄之水水位仅仅0.3米，形成的势能太小，这样，当水涌出时势能变成动能时，产生的速度头非常小，不到2米/秒，水缓缓流出，产生的冲刷力也就微乎其微；

2、水箱蓄水量大，耗费水：为保证冲刷效果，这些储水箱容量通常都不能太小，通常都在8升左右，有的更大，而一旦打开避水阀，所容之水即全部涌出，一次冲洗效果不行，再反复冲多几次，单次和累积用水量非常大，所以极端浪费水；

3、必须设置大型储水箱：现在市场上的马桶一般为分体式和一体式两种，但不管哪一种均配备陶瓷专用储水箱，该水箱与坐便器一体，其不仅占地大，而且陶瓷水箱易碎，生产过程中耗用大量粘土和燃料，同时，由于陶瓷体积大，密度小，产品运输过程中，单位体积运输物流成本非常高，间接浪费能源。

4、由于水的冲刷力度太小，污物数次冲洗不掉，直接影响用户心情。

5、下沉式的阀门盖板不承压，压力稍高时会自动打开；抬起式的阀门，压力过高时，人工又难以开启。

以上这些缺点都是需要迫切消除或改进的，亟需创新和发展。

为消除上述缺点，并达到节约用水，节约能源，减少使用空间，提高用户幸福度，高性能马桶冲水器出现了。

发明内容

本发明涉及一种冲水器，特别是在居民家庭中广泛使用的隔膜-磁盘-活塞蓄能马桶冲水器。

千家万户每天都在使用的马桶，其用水量相当大，绝对不可小觑，尤其在比较缺水的地区，水资源显得尤其珍贵，如何能够在减少用水的前提下，又能够保证冲洗效果，是摆在大家面前不容回避的现实问题。

解决这一问题的途径是：要减少用水量，必须高效率使用水，也就是必须尽可能提高水的势能，提高水的做功能力。

附图说明

附图是本发明的结构剖视图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明作进一步详述：

附图为本发明的结构剖视图。

参照附图所示：隔膜-磁盘-活塞蓄能马桶冲水器，包括有：1进水管，2小水箱，3沉筒，4压杆，5上复位弹簧，6磁盘，7柱形水嘴盖，8下复位弹簧，9隔膜，10链接弹簧，11水嘴盖密封填料，12封水活塞，13压盖，14压盖螺栓，15安装支架，16密封圈，17导压孔，18水嘴，19阀座，20阀盖，21节流孔，22导流孔，23水箱底板，24水箱法兰，25水箱固紧螺栓。

附图所示，在20阀盖凸部外侧的4压杆与6磁盘固定在一起，当松开4压杆时，5上复位弹簧的回弹力将6磁盘上拉回位；由7柱形水嘴盖、8下复位弹簧、11水嘴盖密封填料一起组成水嘴盖；部件18水嘴与部件12封水活塞同心布置并铆接在一起；7柱形水嘴盖由10链接弹簧与18水嘴联接起来；由20阀盖、13压盖、14压盖螺栓、12封水活塞与18水嘴构成一个小工作腔；12封水活塞盖在19阀座的入水口也就是本冲水器的出水口上；由4压杆，5上复位弹簧，6磁盘，7柱形水嘴盖，8下复位弹簧，10链接弹簧，11水嘴盖密封填料，12封水活塞，13压盖，14压盖螺栓，16密封圈，17导压孔，18水嘴，19阀座，20阀盖，21节流孔，22导流孔共同组成磁盘-活塞封水阀，该封水阀上部通过3沉筒与2小水箱内侧连接紧固起来，19阀座与23水箱底板固定在一起，23水箱底板通过24水箱法兰与2小水箱联接固定，通过与19阀座紧固的15安装支架将本冲水器固定在马桶坐便器上。

附图所示，在封水阀的12封水活塞与2小水箱的同一水平面之间的布置了带有中心孔的9隔膜，由13压盖和20阀盖通过若干个14压盖螺栓将9隔膜与12封水活塞同时固定，而9隔膜的外边缘则由若干个25水箱固紧螺栓与24水箱法兰固紧。这样，该9隔膜与前述的封水阀一起将2小水箱内部空间分隔成互不相通的上、下两个腔，简称上腔和下腔，上腔容积大，下腔容积小，可忽略不计。

工作过程如下：

进水过程：城市居民自来水管来水水压约为0.25MPa，居民家庭里的自来水管上的自备手动阀门与1进水管直接相连，当打开该自备手动阀门时，由于自来水自带压头，水压大于空气初始压力，水便由1进水管进入2小水箱的下腔。由于在2小水箱下腔设置了一个封水阀，这样，水箱内的进水过程就包括了两个过程，且这两个过程是同时发生的：

第一个过程：水刚进入2小水箱后，首先填充2小水箱的下腔，由于下腔空间极小，水迅速充满，由于9隔膜为弹性材料制作，具有极好的伸缩性，此时2小水箱的上腔里充满表压为零的空气，水压比空气压力大，所以，水便推挤9隔膜上移，2小水箱的上腔空间遂逐渐缩小，其内部压力逐渐增大，直至与2小水箱下腔的水压相同，自来水便停止进入，9隔膜也保持不动了，由于9隔膜延展性极好，水可以四处填充，此时，2小水箱中所进之水进入保压状态，其蓄积的能量相当于25米高水体的势能，这个过程就是本冲水器蓄能的过程。

第二个过程，当水填充水箱空间的时候，水也在同时填充本冲水器封水阀自己的工作空间，水先穿过19阀座与13压盖之间预留的环隙，再穿过位于12封水活塞上开设的21节流孔，进入20阀盖与12封水活塞之间的预设的小工作腔，该工作腔的出口是18水嘴上开设的22导流孔，而在8下复位弹簧与10链接弹簧的预紧力作用下，7柱形水嘴盖与11水嘴盖密封填料一起压住18水嘴上的22导流孔，实现工作腔的自我密封。当水进入这个工作腔后立即压缩内部空气，水推动空气逐渐上移并通过17导压孔逐渐被挤压至该工作腔上部的8下复位弹簧处，当该工作腔空间内压力等于来水压力后，内部水位不再上升，这样，该工作腔内部压力就必然作用于7柱形水嘴盖的上部端面，并就此产生一个静推力，该力又由7柱形水嘴盖的下部端面的11水嘴盖密封填料直接作用于18水嘴上的22导流孔，使得18水嘴处越压越紧，密封性能更好，由于部件18水嘴为金属材料，并铆接在12封水活塞上，使其刚性化，该静推力必然通过18水嘴压向12封水活塞，而位于12封水活塞的中心处底部正对18水嘴的出口处又紧贴着本阀门的19阀座的入水口，18水嘴与12封水活塞贴合部分即刚化部分的面积略大于19阀座的入水口，这样，借助于水压，实现了18水嘴和19阀座的同时自我密封，无泄漏，这个过程是封水阀的充压过程。

排水过程：参照附图所示，2小水箱中水位到达设计水位处于保压蓄能状态时，此时，若按压4压杆，则5上复位弹簧收缩，6磁盘迅速下移并靠近位于20阀盖内的7柱形水嘴盖上部，由于本7柱形水嘴盖为导磁材料，当两者充分接近后，磁吸力大于8下复位弹簧的弹性阻力和水压静推力之和，于是，7柱形水嘴盖、10链接弹簧与11水嘴密封填料一起在该磁力的上抬作用下，同时迅速上拉，瞬间将18水嘴上的22导流孔打开，该封水阀工作腔内的水立即从18水嘴流出，排入19阀座入水口，工作腔内压立即减小，由于位于12封水活塞上的21节流孔流量小不能瞬间给予补充，而位于12封水活塞外部的泛水区水压仍然保持着高位，而铆接了部件18水嘴的12封水活塞，其材料为弹性材料橡胶，这样，在工作腔空间减压后，在外水压力推动作用下，12封水活塞与18水嘴一起同时上抬，打开12封水活塞与冲水阀的19阀座的之间的流通空间，就打开了本冲水器的主流水道，冲水器被打开后，原先蓄积在2小水箱下腔中的大量富压水，瞬间喷涌而出。

自动复位：参照附图所示，自动复位包括两个过程，一是隔膜自动复位，另一个是封水阀自动复位，具体详述如下：

隔膜自动复位：当2小水箱下腔蓄积的高能水被释放后，9隔膜在2小水箱上腔中的被压空气复原力和自身回复力的双重作用下，迅速复位到起始状态，并等待来水填充。

封水阀自动复位：当按压4压杆的力消失后，4压杆在5上复位弹簧与8下复位弹簧的两个恢复力作用下将6磁盘与7柱形水嘴盖分离，并各自归位。7柱形水嘴盖在10链接弹簧的牵引作用下自然压向12封水活塞上的18水嘴上的22导流孔，而18水嘴的底部与12封水活塞一起也自动压住本冲水阀的19阀座的入水口也就是主出水口，如此完成自动密封，自动闭锁，阻挡水流。

完成上述两个复位后，2小水箱又开始新的充水蓄能过程，直到下一次按动4推杆。

这样做的好处是：

1.采用空气蓄能，没有疲劳寿命问题，水流挤压空气，水箱内的定量空气体积迅速缩小而压力陡然上升，形成空气弹簧，而水箱中大量的静态水同时获得了相同的压力势能，这个压力大小等同于自来水管内压力。当冲水器打开时，被压缩着的空气迅速把水压出水箱。如此，内部空气被反复挤压和释放，体积忽大忽小，就像弹簧伸缩一样。

2.更为独到的是：设置在2小水箱内的活塞封水阀，它采用了连通器原理，即采用小活塞来推动大活塞，起到四两拨千斤的作用，这样就保证了冲水器操作灵敏，动作轻松。

3.由于压力能的存在，2小水箱中的蓄集水富有极高的做功能力，在2小水箱的水体任意水平横截面处均为等压面，根据积分定理，这个横截面会产生非常高的集合推力，该推力会驱动水面急速下移，排水过程中2小水箱中的蓄集水会整体瞬间往低压区移动，水体形成了刚性体，同步性好，移动迅速，排水超快。

4.由于压力能的存在，根据流体总压定理，水的静压会变成动压，也就是水流具有极高的速度头，计算表明，此种水流，其出口速度可达20米/秒，而老式冲水器其水流出口速度仅仅不到2米/秒，两者相比，隔膜-磁盘-活塞蓄能马桶冲水器的优势显而易见。

5.由于水流射流强，冲刷效果显著，水箱的容积非常小，为定容式设计，每次耗水量3L以内，从客观上、根本上减少用水，并高效使用水。

6.水头被抬高到25米左右，远远大于老式水箱水头的0.3米，是老式冲水阀的80多倍，水的冲击力度超大，一次操作即可达到预定效果，无须反复操作，使用者获得极佳的用户体验。

7.由于水流湍急，冲洗过程也是马桶流体通道的自我保洁过程。

8.隔膜与磁盘的巧妙应用，使得冲水器结构部件的用量大幅减少，大幅提高装置密封性能，使得2小水箱的水能够稳定保压，完全摒弃了老式马桶的低效率设计。

9.更为独到的是：采用隔膜设计，将工作空气与填充水两相介质进行完全隔离，互不干扰，采用高弹性模量隔膜时，可以进一步缩小水箱体积。

10.本冲水器为单独设计，独立于坐便器。

11.本装置占地小，运输方便，拆卸容易。

Claims (10)

1.隔膜-磁盘-活塞蓄能马桶冲水器，包括有：1进水管，2小水箱，3沉筒，4压杆，5上复位弹簧，6磁盘，7柱形水嘴盖，8下复位弹簧，9隔膜，10链接弹簧，11水嘴盖密封填料，12封水活塞，13压盖，14压盖螺栓，15安装支架，16密封圈，17导压孔，18水嘴，19阀座，20阀盖，21节流孔，22导流孔，23水箱底板，24水箱法兰，25水箱固紧螺栓。

2.根据权利要求1所述的隔膜-磁盘-活塞蓄能马桶冲水器，其特征是由4压杆，5上复位弹簧，6磁盘，7柱形水嘴盖，8下复位弹簧，10链接弹簧，11水嘴盖密封填料，12封水活塞，13压盖，14压盖螺栓，16密封圈，17导压孔，18水嘴，20阀盖，21节流孔，22导流孔共同组成活塞封水阀。

3.根据权利要求1和权利要求2所述的隔膜-磁盘-活塞蓄能马桶冲水器，其特征是在活塞封水阀与2小水箱之间设置有9隔膜，在4压杆底部外侧放置6磁盘。

4.根据权利要求2所述的隔膜-磁盘-活塞蓄能马桶冲水器之活塞封水阀，其特征是封水阀通过3沉筒、24水箱法兰、25水箱螺栓与2小水箱的壳体、23水箱底板实现紧固连接，并与19阀座实现结构密封，继而组成本马桶冲水器。

5.根据权利要求2所述的隔膜-磁盘-活塞蓄能马桶冲水器之活塞封水阀，其特征是部件18水嘴的中心处开有一个22导流孔，与12封水活塞同心布置并铆接在一起，7柱形水嘴盖由10链接弹簧与18水嘴进行弹性联接，由20阀盖、13压盖、14压盖螺栓、12封水活塞与18水嘴围成一个小工作腔。

6.根据权利要求5所述的隔膜-磁盘-活塞蓄能马桶冲水阀之小工作腔，其特征是在该腔体内的7柱形水嘴盖开有中心孔，内装8下复位弹簧，其侧面开有17导压孔，12封水活塞上开设21节流孔，12封水活塞底面直接盖在19阀座的进水口上，7柱形水嘴盖材质是采用软磁材料，12封水活塞本体是弹性材料。

7.根据权利要求2所述的隔膜-磁盘-活塞蓄能马桶冲水器之封水阀，其特征是沿20阀盖上部外凸部分正上方放置5上复位弹簧，外部再套上4压杆、6磁盘，5上复位弹簧内置于4压杆与20阀盖之间，6磁盘被4压杆的底部法兰承托着。

8.根据权利要求1和权利要求2和权利要求3所述的隔膜-磁盘-活塞蓄能马桶冲水器，其特征是9隔膜与12封水活塞可以是一块材料制作，也可以用两块材料分别制作。

9.根据权利要求3所述的隔膜-磁盘-活塞蓄能马桶冲水器，其特征是6磁盘形状为环形，材料是强永磁材料，也可以采用电磁线圈驱动。

10.根据权利要求1和权利要求2和权利要求3所述的隔膜-磁盘-活塞蓄能马桶冲水器，其特征是在9隔膜采用高弹性模量材料制作时，2小水箱被9隔膜分割出的上部封闭空间内的空气可以连通外部大气。