CN108532699B - 一种旋转便器控制阀门 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种便器喷水管道的控制阀门，属于便器领域。阀门包括阀门本体及阀塞、支架、圆环、第三活塞，所述阀塞与固定的支架下部连接，支架上部穿过夹层上的通孔与水平的圆环连接，通孔的大小可以满足支架与夹层相对上下移动时不碰到夹层通孔边缘，圆环位于夹层缸筒内部，外圆略小于夹层内壁、内圆略大于轴管上的密封的外直径，便器活塞下移过程最后一段移动距离，圆环下方第三活塞正好可以阻止支架、圆环下移，实现控制阀门的打开。

Description

一种旋转便器控制阀门

本发明申请是分案申请，原申请申请号是：201410529775.8，申请日是：2014年10月10日，原申请发明名称是：一种旋转便器活塞及其控制装置。

技术领域

本发明涉及节水便器应用技术领域。

背景技术

本发明涉及节水便器应用技术领域，尤其主要涉及本人之前在中国的专利申请号为：公开号为CN 102864830A在2013年1月9日公布的的国内专利申请，以及专利号为PCT/CN2013/OO1035的PCT专利申请。

上述本人提出的技术方案，便器最下端管道下方驱动便器的旋转、进水结构部分有泵室和小压力水罐，比较复杂，而且使这个便器的高度较高，不利于便器的制作、安装、维护，便器喷水轴管在泵室及水罐里要有水密封，密封对轴管转动会有一定摩擦阻力，再加上泵室叶轮旋转需要克服的水阻力，便器需要有较高压力的水流进入泵室。

发明内容

本发明主要通过便器喷水缸筒上的喷水管道，向便器活塞上的叶轮喷射高压水流，实现便器密封活塞的旋转，在实现活塞旋转过程，本发明还包括便器喷水管道及阀门控制、密闭压力缸筒、活塞帽与喷水轴管密封及控制阀门等。

本发明便器密封活塞上下移动的喷水缸筒，主要包括由内层和外层组成，是夹层结构或具有夹层结构的喷水缸筒，夹层缸筒上下可以全部是夹层结构，也可以是缸筒上的第一喷水管道以上是一小段单层结构，整个缸筒大体上是夹层结构，夹层缸筒上下端密封。同时，本发明便器喷水缸筒，也包括已经公布了的本人之前专利申请中的单层缸筒。

便器旋转装置主要包括圆弧表面的活塞、活塞内部的密闭压力夹层缸筒、夹层缸筒顶部外围有一圈凸出4，缸筒凸出下边是一滚珠轴承5，滚珠轴承下有卡环25，使滚珠轴承固定在夹层缸筒上，滚珠轴承外套安装于活塞内部，滚珠轴承外套下有卡环使滚珠轴承上下固定于活塞内部，通过滚珠轴承，活塞和缸筒可以相对旋转，滚珠轴承下方缸筒与活塞壳体间安装有挡水板。便器旋转装置还包括缸筒上的喷水管道和活塞上的叶轮。

本发明便器主要通过安装在便器喷水夹层缸筒上的第一喷水管道向安装在活塞内部空间上的扇叶喷射高压水流，使活塞旋转，取消了便器最下端管道下方驱动便器的旋转部分，并改变了进水结构部分，减少了一些便器水箱的组成部分，扇叶周围空间较大，冲击扇叶的尾水很快落下，并在扇叶带动活塞旋转后从活塞上的出水孔被甩出，冲洗便器管道，扇叶旋转过程受到尾水的阻力较小，与之前本人的发明方案相比，相同压力的水流本发明可以使便器活塞旋转的更快，从而活塞上的大小便在活塞旋转时会受到更大的离心力离开活塞，从而有利于便器的冲洗，而且尾水还可以冲洗便器管道。

便器在对叶轮喷水时，叶轮受冲击旋转，同时管道及所在夹层缸筒会受力与活塞反向旋转，活塞与夹层缸筒旋转速度调整，可以通过两者重量对比及控制缸筒与便器固定部分配合的摩擦力大小的方法调节。

活塞壳体表面有一圈凹陷，与没有凹陷的整个圆弧表面活塞相比，凹陷处可以更多的承接更多的向四周滑下的大小便，并且阻止大小便到达活塞边缘，所以凹陷处可以减少大小便与便器口的接触，以利于便器的冲洗。

本发明在便器活塞顶部中央设置了凸出的活塞帽28，活塞帽与活塞之间没有缝隙，所以可以更好的杜绝本人之前发明中活塞与喷水轴管缝隙间有可能残留的大小便，同时，活塞帽内部有喷水管道的进水孔，在活塞壳体圆弧表面一圈凹陷的较高位置，有分支喷水管道的喷水孔。活塞帽周围竖直表面有喷水孔29，在活塞帽旋转时喷水也可以较好的冲洗便器口及管道。

为了更好实现活塞帽作用，本发明还提出了便器喷水轴管向活塞帽进水及喷水轴管与活塞帽间密封的方案，从而最大限度的提高高压水流利用效率。

在活塞帽底部，有固定的一圈凸起和便器喷水轴管上固定的一圈凸起对应，两圈凸起在夹层缸筒下移后接触，并互相有一定压力时具有相互密封的作用，且两圈凸起在相互旋转的情况下，也可以实现密封。

本发明便器喷水轴管顶端有一喷水控制阀门，阀门包括便器喷水轴管2、活塞帽28内一支柱33、喷水轴管顶端的缸筒结构凹槽40、凹槽内第一活塞39、第一弹簧38、第一卡环34、凹槽上的第一进水孔35，凹槽顶部与喷水轴管顶部密封，凹槽周围外壁与喷水轴管内壁形成一定宽度第一夹层37，凹槽内最下部是第一弹簧38，第一弹簧上部顶住第一活塞35下底，第一活塞上底被第一卡环固定在凹槽内，第一活塞在凹槽内最高位置时，第一活塞外壁覆盖的凹槽壁有第一进水孔35，支柱位于第一活塞正上方，支柱横截面面积小于第一活塞上部裸露面积，第一活塞在受支柱向下压力时下移，第一进水孔35不再被第一活塞覆盖、封堵，可以喷水，从而水流可以进入活塞帽内的第二喷水管道30并喷出。

活塞内部下方，还有一圈叶轮，叶轮与活塞固定连接，在与叶轮中心水平位置，缸筒夹层上有两较短第一喷水管道，第一喷水管道进水口与夹层连通，出口离扇叶叶片非常近。活塞外围下端，有出水孔。

叶轮上部与活塞固定连接，叶轮及其与活塞连接位置位于活塞内部空间，活塞内部空间内的叶轮周围及下方空间也较大，所以冲击叶轮的尾水会较快落下，减小对叶轮旋转的阻力。叶轮中心与缸筒上的第一喷水管道中心所在水平面重合或平行，喷水管道喷水口与叶轮距离较近，第一喷水管道喷出水流轨迹可以全部穿过叶轮。叶轮被水冲击的表面是弧面，而且喷水冲击叶轮的轨迹与所述弧面产生的两夹角差值较小，而且水对叶轮的冲击力方向与叶轮上受冲击点的点时间运到方向夹角较小，第一喷水管道喷水口与叶轮旋转轨迹距离也要较近，所以冲击叶轮的高压水流的势能可以较多的转化成叶轮旋转的动能。

便器喷水轴管有出水孔，便器缸筒内层，有进水孔，夹层缸筒上还有两第一喷水管道或多个第一喷水管道，第一喷水管道进水口与夹层缸筒外层连接，与夹层相连通，第一喷水管道安装有控制阀门。由第一喷水管道喷出喷向叶轮的水，为了获得水势能较高的转换率，第一喷水管道是弯曲的。

控制阀门包括控制阀门本体及第一阀塞44、支架55、圆环45、第三活塞，所述第一阀塞与固定的支架连接，支架上部穿过夹层缸筒上的通孔与水平的圆环连接，通孔是水平穿过夹层缸筒内层、外层的，通孔是密封的，夹层缸筒内的水不会从通孔喷出。夹层缸筒上的第一喷水管道以上位置，包括通孔所在位置，也可以改成一小段单层结构。通孔的大小可以满足支架与夹层缸筒相对上下移动时不碰到缸筒通孔边缘，圆环位于夹层缸筒内部，外圆略小于缸筒内壁、内圆略大于喷水轴管上的第三密封36的外直径，便器活塞下移过程最后一段移动距离过程中，圆环下方第三活塞正好可以阻止圆环及支架随便器活塞及控制阀门继续下移，从而阻止支架和第一阀塞下移，但是第一喷水管道及控制阀门可继续下移一定距离，从而实现控制阀门的打开。活塞与夹层缸筒向下移动的最大距离，需要满足第三活塞的下部一段有效密封活塞在夹层缸筒的通孔以下。

控制阀门56主要由阀门本体、第一阀塞44、由阀门本体上下组成的第一阀塞可以正好穿过的阀塞孔41、与第一阀塞固定连接的横杆42、横杆与阀门壳体间套在阀塞杆上的第三弹簧43组成，阀门内部是阀塞孔上下两部分腔室，夹层缸筒的进水从上部分腔室进入，由下部分腔室喷出。

控制第一喷水管道20的阀门，还可以是阀塞具有通孔的以下结构：

控制阀门包括阀门腔体74、第二阀塞78、拉杆75、至少一条进水管道79、至少一条出水管道76、活动支架70、横杆73、固定支架71、第四弹簧72，所述拉杆与第二阀塞固定连接，拉杆穿过腔体顶部，拉杆上有一固定横杆，阀门腔体外有固定支架，在横杆与固定支架间第四弹簧套在拉杆上，拉杆在腔体外与活动支架连接，第二阀塞在不受外来情况下，第二阀塞外侧表面可以至少覆盖并封堵或阻断全部进水管道或至少覆盖并封堵或阻断全部出水管道或同时覆盖并封堵或阻断全部进水、出水管道，阀门关闭。当第二阀塞受外力移动后，阀门进出水管道不再被阀塞封堵或阻断，阀门打开。阀门特征还在于第二阀塞是否受力情况下的阀门的两种开、闭状态可以互相改变。

为了减小第二阀塞在腔体内上下移动阻力，第二阀塞上设有穿过阀塞上下表面的第二通孔77。

如果阀门开闭密封要求较高，阀门第二阀塞与腔体内壁之间密封就要非常好，第二阀塞与腔体内壁的摩擦就会比较大，为了减小摩擦，阀门第二阀塞外围侧面可以设置成一圈或一圈以上第二密封凸起82的结构，与腔体对应密封，所述具有凸起的第二阀塞在阀门腔体内不同位置，可以把阀门的进、出水管道在阀门腔体内阻断或连通，实现阀门关闭或打开。

为了减小摩擦，并且第二阀塞移动距离较小，第二阀塞可以是具有两圈第三凸起80的结构，且两圈凸起有两条分别与上下两圈凸起连接的第一密封凸起81，两条密封凸起不相交，具有两圈凸起和两条凸起的阀塞与阀门腔体形成两个隔断的空间，实现阀门的进出水管道在阀门腔体内阻断或连通。阀门第二阀塞没有受外力静止时，阀门进水、出水管道在腔体上的管道口分别位于两个空间内，阀门被关闭，当第二阀塞受力移动后，阀门进出水管道口都不在被第二阀塞凸起隔断，阀门打开。

凸起可以是与第二阀塞一体的相同材质或不同材质，凸起也可以是与腔体配合摩擦是耐磨较好的与第二阀塞可以拆、装的活塞环、密封圈，使用拆装的活塞环、密封圈、密封条，第二阀塞上需要设置对应的沟槽。阀门的进出水管道，可以是分别一条或若干条，而且，进出水管道之间，可以在同一平面，也可以不在同一平面。

第一喷水管道处在水平面上，所有第一喷水管道的分布都是均匀的，第一喷水管道从夹层缸筒穿出后，是弯曲的管道，以达到喷水口喷水轨迹与叶轮弧面角度达到理想的角度，实现水流势能向叶轮旋转动能的较大转化率。

当便器夹层缸筒下端是夹层结构时，缸筒内壁有与之固定连接的第四活塞，便器喷水轴管外壁有与之固定连接的第三活塞，喷水轴管上第三活塞与第四活塞之间有便器第三进水孔，缸筒夹层内壁有进水孔，夹层外壁还有喷水孔，喷水轴管上端有控制阀。第四活塞下方有第五弹簧，第五弹簧下端顶住弹簧底座11，底座固定连接在喷水轴管上，底座与夹层缸筒内壁也是活塞、缸筒结构，第四活塞以下的便器喷水轴管和夹层缸筒内壁，没有任何水孔，第四活塞与底座、夹层缸筒组成一容积可变的密闭压力缸筒装置，第四活塞和底座与夹层缸筒，可以保持密封住该密闭压力夹层缸筒内部具有一定压力气体，在任何时候，该密闭压力容器对第四活塞都有向上的膨胀弹力。便器口活塞与便器口的密封及活塞的向上回复力，可以由第五弹簧或容积可变的密闭压力缸筒或两者共同保障。两者共同使用时，可以减小单独使用一种回复力时第四活塞与底座间高度，也可以降低弹簧单独使用时水对弹簧的侵蚀。如果便器夹层缸筒下端是单层结构，第四活塞以下的缸筒壁有喷水孔，第四活塞与底座间的缸筒壁有喷水孔，它们就不能形成密闭缸筒结构。而夹层缸筒下端具有夹层结构，第四活塞以下缸筒内壁没有喷水孔，缸筒喷水孔在夹层外层，可以对便器管道喷水。

喷水轴管下部分通过第一轴承12第二轴承15与便器稳定密封管19内壁配合，轴管最下部分与密封管内壁之间有密封套16，喷水轴管、密封套、密封管下部内壁、便器管道下底组成了一个容器，便器底下有进水管道，夹层缸筒内壁下端有一圈密封14与密封轴管外侧的一圈密封配合完成便器的下端密封，在喷水轴管下移后，密封内侧与密封管外侧有空隙，密封外侧与夹层缸筒内壁也有空隙，所以在夹层缸筒与密封轴管相对旋转时，它们之间没有摩擦阻力。

密封套种类除了简单轴套结构密封套外，还包括油封、水封、机械密封等。

喷水轴管也可以直接固定密封安装在容器内，以使喷水轴管不能旋转，喷水轴管与稳定密封管间的轴承也就可以取消。

以上是本发明的整个主要发明方案，以下是整个发明中的喷水轴管顶端控制阀门与便器活塞帽结构以及第一喷水管道与夹层缸筒连接结构的两个小部分的第二种发明方案。

本发明便器的喷水轴管喷水控制阀门，包括便器喷水轴管、活塞帽的环形支柱54、一底朝上缸筒结构圆筒、环形活塞48、第二卡环52、第二弹簧49、第二进水孔50，所述圆筒外壁与环形活塞是活塞、缸筒结构，所述圆筒下口与喷水轴管内壁密封连接，圆筒周围外壁与喷水轴管内壁形成一定宽度第二夹层51，第二夹层内最下部是第二弹簧，第二弹簧上部顶住环形活塞下底，环形活塞上底被第二卡环固定在第二夹层内，环形活塞在第二夹层内最高位置时，环形活塞内壁覆盖的圆筒有第二进水孔，活塞帽环形支柱位于环形活塞正上方，活塞帽下底环形横截面面积小于环形活塞上部裸露面积，环形活塞在受环形支柱向下压力时下移，第二进水孔不再被环形活塞覆盖，可以喷水，从而水流可以进入第二进水孔及第二喷水管道并喷出。同时环形活塞被环形支柱所压，环形活塞与环形支柱正好可以形成一对密封，而且在环形活塞与支柱相对旋转时，也可以实现很好的密封。

便器第一喷水管道所在的喷水缸筒，上部分是单层轴管，下部是夹层轴管，第一喷水管道所在位置是单层轴管，第一喷水管道进水口与单层缸筒内腔连通、第一喷水管道外壁与缸筒密封固定，第一喷水管道口所在的缸筒位置，是在便器静止时，位于第三活塞的上方，同时满足在便器缸筒下降时，第一喷水管道口能达到第三活塞以下范围的位置。

便器第一喷水管道所在的喷水缸筒也可以全部是单层结构，第一喷水管道进水口与单层轴管内腔连通、第一喷水管道外壁与缸筒密封固定，第一喷水管道口所在位置，是在便器静止时，位于第三活塞的上方，同时满足在便器外轴管下降时，第一喷水管道口能达到第三活塞以下范围的位置。

夹层缸筒与第一喷水管道进水孔端管道壁固定连接，内壁表面与第一喷水管道连接的表面是光滑的，所述光滑表面可以顺利经过便器夹层缸筒内壁上的第三活塞，第一喷水管道进入缸筒的深度可以小于轴管的厚度，并且第一喷水管道孔穿过缸筒，缸筒内表面第一喷水管道口处是光滑的。

附图说明：

图1是便器静止时结构简图

图2是便器喷水时结构简图

图3是便器活塞3内部经过叶轮的剖面简图

图4是控制阀门56的支架及圆环结构水平剖面图

图5是控制阀门56结构简图

图6是便器喷水轴管与活塞帽密封的结构简图

图7是便器喷水轴管控制阀门与活塞帽结构的第二种方案

图8是便器喷水轴管与第一喷水管道20连接的第二种方案

（图6、7、8未画出的便器结构、部件与图1、2、3、5附图结构、部件相同）

图9是便器第一喷水管道阀门阀塞具有阀塞通孔的结构图

图10是便器第一喷水管道阀门阀塞具有阀塞通孔且具有一圈及以上凸起的结构图

图11是便器第一喷水管道阀门阀塞具有阀塞通孔且具有两圈凸起及两条凸起的结构图

附图标记说明：便器排污口1、喷水轴管2、便器活塞3、一圈凸出4、滚珠轴承5、叶轮6、第三活塞7、第四活塞8、夹层缸筒9、第五弹簧10、弹簧底座11、第一轴承12、第一密封13、第二密封14、第二轴承15、密封套16、进水管道17、密封管喷水口18、密封管19、第一喷水管道20、便器管道21、夹层喷水孔22、第三出水孔23、容器24、卡环25、进水孔26、缝隙27、活塞帽28，喷水孔29、第二喷水管道30、第五密封32、支柱33、第一卡环34、第一进水孔35、第三密封36、第一夹层37、第一弹簧38、第一活塞39、凹槽40、阀塞孔41、横杆42、第三弹簧43、第一阀塞44、圆环45、第四密封46、圆筒47、环形活塞48、第二弹簧49、第二进水孔50、第二夹层51、第二卡环52、环形支柱54、支架55、控制阀门56、通孔57、出水孔63、活动支架70、固定支架71、第四弹簧72、横杆73、阀门腔体74、拉杆75、出水管道76、第二通孔77、第二阀塞78、进水管道79、第三凸起80、第一密封凸起81、第二密封凸起82。

具体实施方式：

具体实施方式1：

当便器开始进水时，高压水经管道17首先进入容器24，再进入喷水轴管2，然后通过第三进水孔23进入第三活塞、第四活塞间的空间，同时水还通过进水孔26到达夹层缸筒9，并逐渐开始有水从夹层喷水孔22喷喷向便器管道内壁。由于喷水轴管2内进水速度远大于喷水速度，两活塞间压力迅速升高，水压使第四活塞8及相连的夹层缸筒、便器活塞3迅速下移，与控制阀门56相连的支架55及圆环45接触到第三活塞7后，不能继续下移，但是夹层缸筒与连接在一起的第一喷水管道20及控制阀门56仍继续下移，所以控制阀门56与第一阀塞受到上下相反方向作用力被打开，夹层里的水开始迅速从第一喷水管道20喷出，喷向叶轮6，叶轮及便器活塞3在高压水流冲击下开始旋转。

同时，便器活塞3下移过程中，圆环45迅速通过喷水轴管2上的第三密封36及喷水轴管顶端控制阀门，当第一活塞39接触到活塞帽内支柱33时，支柱继续下移至指定位置，第一活塞39也就向下移动设定距离，第一活塞下边第一弹簧38被压缩，喷水轴管内凹槽40上的第一进水孔35全部露出，同时第三密封36也与活塞帽的一圈第五密封32密封在一起，水流从喷水孔喷出后，经喷水孔29和喷水管道30喷向便器管道。便器喷水轴管与便器活塞帽密封，可以省略轴管上的第三密封36，而在活塞帽下部分内壁增加一圈第四密封46，喷水轴管顶端外壁可以光滑的插入该第四密封46，它们是轴、套结构，喷水轴管2上部外壁在便器活塞3下移时，进入所述一圈第四密封46内部时，喷水轴管2外壁与第四密封46两部分在静止、旋转状态时可以相互密封。

便器活塞在旋转过程中，冲击叶轮的尾水落到便器活塞3底部，由于便器活塞旋转，尾水受旋转离心力从活塞出水孔被甩出。当冲洗便器的水用完后，第三活塞7与第四活塞8间的水压迅速下降，第五弹簧10的回复力使第四活塞8及相连的夹层缸筒、便器活塞3向上回复到静止时位置，在回复过程中，第三活塞7与第四活塞8间的水被两活塞挤出夹层喷水孔，便器活塞3由于惯性继续旋转片刻，片刻后，第一密封13与第二密封14也密封在一起，活塞静止后，便器活塞3内部下端的尾水会从便器活塞底部与夹层缸筒间缝隙27流出，并对夹层缸筒起到一定冲洗作用。

夹层缸筒9及便器活塞3回复到静止状态时，喷水轴管上端控制阀门的第一弹簧也使第一活塞39回复到静止时状态，控制阀门56内的弹簧43也使第一阀塞44回复到静止时状态。

具体实施方式2：

当便器开始进水时，高压水经进水管道17首先进入容器24，再进入喷水轴管2，然后通过第三进水孔23进入第三活塞7、第四活塞8间的空间，同时水还通过进水孔26到达夹层缸筒9，并逐渐开始有水从夹层喷水孔22喷向便器管道内壁。由于喷水轴管2内进水速度远大于喷水速度，两活塞间压力迅速升高，水压使第四活塞8及相连的夹层缸筒、便器活塞3迅速下移，当夹层缸筒外壁的第一喷水管道20到达第三活塞7下方时，高压水开始进入两第一喷水管道20、喷向叶轮6，叶轮及便器活塞3开始旋转，同时夹层缸筒及相连的喷水轴管也由于水的冲击也开始与叶轮同时逆向旋转，冲击叶轮的水落到叶轮下方便器活塞内部位置，并迅被便器活塞旋转着、通过出水孔63甩向便器管道。

在便器活塞3下移的同时，喷水轴管顶端控制阀门的环形活塞48接触到活塞帽内环形支柱54时，支柱继续下移至指定位置，环形活塞48也就向下移动设定距离，环形活塞下边第二弹簧49被压缩，喷水轴管内倒置圆筒47上的第二进水孔50全部露出，同时环形支柱54下底也与环形活塞形成密封，水流从第二进水孔后，经喷水孔29和喷水管道30喷向便器管道。

便器活塞在旋转过程中，冲击叶轮的尾水落到便器活塞3底部，由于活塞旋转，尾水受旋转离心力从活塞出水孔被甩出。当冲洗便器的水用完后，第三活塞7与第四活塞8间的水压迅速下降，第五弹簧10的回复力使第四活塞8及相连的夹层缸筒、便器活塞3向上回复到静止时位置，在回复过程中，第三活塞7与第四活塞8间的水被两活塞挤出夹层喷水孔，便器活塞3由于惯性继续旋转片刻，片刻后，第一密封13与第二密封14也密封在一起，活塞静止后，便器活塞3内部下端的尾水会从便器活塞底部与夹层缸筒间缝隙27流出，并对夹层缸筒起到一定冲洗作用。

夹层缸筒9及便器活塞3回复到静止状态时，喷水轴管上端控制阀门的第二弹簧也使环形活塞48回复到静止时状态。

Claims (1)

1.一种便器喷水管道的控制阀门，其特征在于控制阀门（56）包括阀门本体及第一阀塞（44）、支架（55）、圆环（45）、第三活塞（7），所述控制阀门安装在第一喷水管道（20）上，所述第一阀塞与固定的支架（55）下部连接，支架上部穿过夹层缸筒上的通孔（57）与水平的圆环连接，通孔的大小可以满足支架与夹层缸筒相对上下移动时不碰到通孔边缘，圆环位于夹层缸筒（9）内部，外圆略小于夹层缸筒内壁、内圆略大于喷水轴管上的第三密封（36）的外直径，便器活塞（3）下移过程最后一段移动距离，圆环下方第三活塞（7）正好可以阻止支架、圆环下移，实现控制阀门（56）的打开。

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