CN112281998B - 用于压力辅助式马桶的安静冲洗致动器 - Google Patents

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Abstract

一种用于压力辅助式马桶的水箱组件，其包括冲洗组件，所述冲洗组件具有外部腔体和设置在外部腔体中的内部腔体。所述冲洗组件还包括设置在内部腔体中的冲洗阀，以及设置在内部腔体中并延伸穿过冲洗阀的导阀。所述水箱组件还包括致动器，所述致动器接合所述导阀并且被构造成将所述导阀保持在第一高度、第二高度以及第三高度中的每一个，所述第二高度偏离所述第一高度第一距离，所述第三高度偏离所述第一高度第二距离，所述第二距离大于所述第一距离。

Description

用于压力辅助式马桶的安静冲洗致动器
本申请是申请日为2019年10月10日，申请号为201910957672.4，发明名称为“用于压力辅助式马桶的安静冲洗致动器”的申请的分案申请。
相关专利申请的交叉引用
本申请要求于2018年10月10日提交的美国临时专利申请第62/743,675号以及于2019年10月2日提交的美国非临时申请第16/590,686号的权益和优先权，其内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本申请总体上涉及压力辅助式马桶领域，并且更具体地，涉及一种通过释放压力冲洗容器中积聚的压力的一部分来冲洗压力辅助式马桶的致动器及相应的方法。
背景技术
传统的压力辅助式马桶提供很强的冲洗和漂洗特性，因为相对于传统重力式马桶而言，水被以更大的速度从压力容器引入到碗部和排污通道。然而，与重力式马桶相比，这种水流速度会导致声音更大的冲洗程序。为了减少冲洗程序期间所产生的声音，可以使用额外的消音材料或不同的玻璃成分。然而，这些昂贵且复杂的改进仍然不能将噪音显著降低到与重力式马桶相当的水平。此外，这些改进可能需要在马桶设计制造时提供，而不是在日后由想要改造现有的压力辅助式马桶以更安静地操作的用户进行安装。
因此，提供一种用于压力辅助式马桶的致动器将是有利的，该致动器在冲洗阀完全致动之前释放压力冲洗容器中积聚的压力的一部分以提供更安静的冲洗程序。
发明内容
一个示例性实施例涉及一种用于压力辅助式马桶的水箱组件，其包括冲洗组件，所述冲洗组件具有外部腔体和设置在外部腔体中的内部腔体。所述冲洗组件还包括设置在内部腔体中的冲洗阀，以及设置在内部腔体中并延伸穿过冲洗阀的导阀。所述水箱组件还包括致动器，所述致动器接合所述导阀并且被构造成将所述导阀保持在第一高度、第二高度以及第三高度中的每一个，所述第二高度偏离所述第一高度第一距离，所述第三高度偏离所述第一高度第二距离，所述第二距离大于所述第一距离。
另一个示例性实施例涉及一种用于压力辅助式马桶的致动器，其包括:马达以及凸轮，所述马达被构造成联接至冲洗组件，所述冲洗组件具有用于激活冲洗程序的导阀；所述凸轮联接至马达并被构造成绕凸轮轴线旋转。凸轮限定外周，外周包括第一弧部、第二弧部以及第三弧部，第一弧部被构造成将导阀移动到第一高度，第二弧部被构造成将导阀移动到低于第一高度的第二高度，第三弧部被构造成将导阀移动至低于第一高度且不同于第二高度的第三高度。
另一个示例性实施例涉及一种用于压力辅助式马桶的冲洗组件。所述冲洗组件包括外部腔体、冲洗阀盒、第一管线、第二管线以及阀。所述冲洗阀盒联接至所述外部腔体并且被构造成控制来自所述外部腔体的水流。所述第二管线联接至所述冲洗阀盒。所述阀流体联接至所述第一管线和所述第二管线。所述冲洗组件被构造成选择性地控制所述第一管线与所述第二管线之间的流体的流速从冲洗循环开始时的第一流速到达大于所述第一流速的第二流速。
附图说明
图1是根据一个示例性实施例的具有致动器的水箱组件的剖视图。
图2A是图1中的水箱组件的导阀和冲洗阀的近视图。
图2B是图1中的水箱组件的致动器的近视图。
图3示出了包含一定体积的水的图1中的水箱组件。
图4示出了处于冲洗程序的第一步骤的图1中的水箱组件。
图5示出了处于冲洗程序的第二步骤的图1中的水箱组件。
图6示出了处于冲洗程序的第三步骤的图1中的水箱组件。
图7示出了处于冲洗程序的第四步骤的图1中的水箱组件。
图8是根据另一示例性实施例的具有致动器的水箱组件的一部分的剖视图。
图9是根据另一示例性实施例的具有致动器的水箱组件的一部分的剖视图。
图10是根据另一示例性实施例的具有致动器的水箱组件的一部分的剖视图。
图11是根据一个示例性实施例的气动冲洗组件的正视图。
图12是根据另一示例性实施例的气动冲洗组件的正视图。
图13是根据一个示例性实施例的包括气动冲洗组件的马桶的俯视图。
图14是根据一个示例性实施例的在冲洗循环期间压力随时间变化的曲线图。
图15是根据另一示例性实施例的气动冲洗组件的正视图。
图16是根据另一示例性实施例的气动冲洗组件的正视图。
图17是根据一个示例性实施例的处于关闭位置的机械流控制阀的剖视图。
图18是根据一个示例性实施例的处于打开位置的机械流控制阀的剖视图。
图19是根据另一示例性实施例的气动冲洗组件的正视图。
图20是根据另一示例性实施例的气动冲洗组件的正视图。
图21是根据另一示例性实施例的气动冲洗组件的正视图。
具体实施方式
总体上参考附图，示出了根据各种示例性实施例的用于压力辅助式马桶的水箱组件。在压力辅助式马桶中，水箱组件包括充满水的冲洗容器。水从水源引入到密封的冲洗容器会导致冲洗容器中积聚压力。当致动完全冲洗程序时，与相当的重力式非加压水箱组件相比，水以更高的速度离开冲洗容器进入碗部和排污通道，更加有效地从碗部中排出废物和其他内容物。
本公开的示例性实施例涉及一种冲洗压力辅助式马桶的方法，其包括提供具有导阀的冲洗组件，以及提供接合导阀的致动器。该方法还包括利用致动器将导阀从第一位置移动至低于第一位置的第二位置，并将导阀保持在第二位置。该方法还包括利用致动器将导阀从第二位置移动至低于第二位置的第三位置。
现在参考图1，示出了根据示例性实施例的在致动压力辅助式马桶的冲洗程序之前的马桶水箱组件10。水箱组件10包括玻璃水箱12和设置在水箱12上的玻璃盖14，然而，应该理解的是，水箱12和盖子14还可以由其他合适的材料形成。水箱12包括位于其下游端的水箱出口16，水箱出口16被构造成联接至基座中相应的冲洗入口(未示出)，以在冲洗程序期间向基座提供冲洗水。水箱12还包括延伸穿过水箱12的水箱入口18。水箱入口18可以与水源(未示出)流体连接，以向水箱组件10提供淡水，用于在冲洗程序之后进行再填充。
水箱12可以是传统的水箱，其被构造成用作重力式马桶或者压力辅助式马桶，在重力式马桶中，冲洗水直接设置在水箱12中，在压力辅助式马桶中，水设置在中间冲洗组件中，中间冲洗组件设置在水箱12中。根据另一示例性实施例，水箱12可以具体地被构造成仅与压力辅助式冲洗组件一起使用。尽管附图示出了冲洗组件被设置在水箱12中，但是应当理解的是，冲洗组件可以安装在没有水箱的马桶上。例如，冲洗组件可以安装在墙壁或其他位置(例如，马桶基座)中并且流体连接至马桶碗部。
仍参考图1，水箱组件10还包括设置在水箱12中的冲洗组件20。冲洗组件20包括压力外部腔体22(即，第一腔体、容器、水箱、隔室、壳体、容纳器等)，其被密封并从水源接收水。外部腔体22的上端26中的腔体入口24通过供水管线28联接至水箱入口18，然后供水管线28流体联接至水源，用于向外部腔体22供水。压力调节器30(即，调节阀)设置在腔体入口24处、位于外部腔体22和供水管线28之间，然而，应当理解的是，压力调节器30还可以设置在外部腔体22上游沿着供水管线28的其他位置。
压力调节器30基于外部腔体(即，第一)压力POC操作成单向阀，使得当外部腔体压力POC下降至预定阈值压力PT以下时，压力调节器30打开并使得水能够从水源进入外部腔体22。阈值压力PT小于来自水源的管线压力，并且可能约为30psi。在完全致动冲洗程序并且外部腔体22或冲洗组件20中所有的水基本上都被排出到马桶中之后，外部腔体22大约为大气压力。冲洗组件20于是与马桶密封，使得当水被供应到外部腔体22中时，外部腔体压力POC开始上升，直到其达到阈值压力PT并且压力调节器30关闭为止。还应当理解的是，压力调节器30限制水从水源进入外部腔体22的流速(例如，体积流速)。例如，压力调节器30以调节器体积流速VR向外部腔体22供水，这将在下文进一步详细讨论。
仍参考图1，腔体出口32形成在外部腔体22的下端34中。腔体出口32基本上与水箱出口16对准。腔体出口32联接至水箱出口16并密封地接合水箱出口16，以确保从冲洗组件20输出至马桶中的基本上所有的水通过水箱出口16而不进入水箱12。例如，垫圈36(即，第一垫圈)或其他密封件可以设置在腔体出口32和水箱出口16之间，用于在其间产生密封。
冲洗组件20还包括设置在外部腔体22中的内部腔体38(即，第二腔体、冲洗罐、阀腔体等)。现在参考图2A，示出了根据示例性实施例的冲洗组件20中的冲洗阀48的近视图。内部腔体38包括限定内部腔体直径DIC的环形壁40。内部腔体38包括上端42和相对的下端44，上端42联接至外部腔体22的上端26并与其密封接合，下端44大体朝向腔体出口32向下延伸。下端44大体对外部腔体22打开，使得水通过外部腔体22，在内部腔体38的下端44处的环形壁40下方并进入内部腔体38。
导阀46(即，第一阀、内部阀等)和冲洗阀48(即第二阀、外部阀等)设置在内部腔体38中，冲洗阀48绕着导阀46环形设置。冲洗阀48包括基本上为环形的冲洗阀主体50，该冲洗阀主体50具有上端52和相对的下端54。
如图2A所示，凸缘56(即冲洗阀凸缘、第一凸缘、唇缘等)在下端54处或下端54附近处从冲洗阀主体50径向向外延伸，使得凸缘56限定凸缘直径DF，凸缘直径DF大于腔体出口直径DO，并且小于内部腔体直径DIC。在这种构造中，凸缘56的外周58与环形壁40间隔开，使得水可以从外部腔体22经过外周58与环形壁40之间，经过凸缘56，并进入内部腔体38。冲洗阀((即，第一)偏置构件60(例如，弹簧)设置在冲洗阀主体50的上端52和内部腔体38的上端42之间，并且被构造成使冲洗阀48朝向腔体出口32偏置。例如，在冲洗之间(当没有完全致动冲洗程序时)，凸缘56被按压从而与腔体出口32密封接合。如图1所示，冲洗阀垫圈62(即，第二垫圈、密封件等)设置在凸缘56与腔体出口32之间，其形成阀座，然而，应该理解的是，冲洗阀48可以密封地接合外部腔体22和/或水箱12的其他部分。
如图2A所示，冲洗阀主体50还限定颈部64和肩部66，颈部64靠近冲洗阀主体50的上端52，肩部66的内径大于颈部64的内径，肩部66从颈部64直接向下游延伸并位于颈部64下方。颈部64是中空的，使得导阀46的一部分延伸穿过其中。具体地，导阀46包括杆68，杆68限定上端70和相对的下端72以及凸缘74(即导阀凸缘、第二凸缘、唇缘等)，凸缘74从杆68径向向外延伸，位于上端70与下端72之间，但是靠近下端72。凸缘74设置在颈部64的下游和下方，并且被构造成密封地接合肩部66，使得肩部66形成阀座。导阀垫圈76(即，第三垫圈、密封件等)设置在凸缘74和冲洗阀48的肩部66之间，然而，应该理解的是，导阀46还可以以其他方式密封地接合冲洗阀48。
杆68从颈部64向上延伸，穿过内部腔体38并穿过内部腔体38的上端42，使得杆68的上端70设置在外部腔体22的外部(即，外部腔体22之外)，并暴露于水箱12的内部(还参见图1)。杆68密封地接合内部腔体38的上端42，以确保内部腔体38中的加压空气和/或水不会泄漏到水箱12中。柱塞78(即凸缘)从杆68径向向外延伸，靠近上端70。导阀(即，第二)偏置构件80(例如，弹簧)设置在杆68的上端70和内部腔体38的上端42之间，使得当柱塞78被向下按压时，导阀偏置构件80在柱塞78与内部腔体38的上端42之间被压缩。导阀偏置构件80被构造成使凸缘74偏置从而与冲洗阀48的肩部66密封接合。
阀(例如垂直)轴线82从内部腔体38的上端42延伸至内部腔体38的下端44。冲洗阀48和壁40绕着阀轴线82环形形成。导阀46的杆68沿着阀轴线82延伸，使得冲洗阀48和导阀46在冲洗程序的各个点期间沿着阀轴线82的方向移动。此外，当冲洗程序完成时，如图1所示，冲洗阀48被冲洗阀偏置构件60(例如弹簧)沿着阀轴线82的方向向下推动，以密封腔体出口32，并且导阀46被强制沿着阀轴线82向上以密封抵靠冲洗阀48，从而协作密封冲洗组件20。内部腔体38中提供有内部腔体(即，第二)压力PIC，并且当冲洗程序完成时，内部腔体压力PIC与外部腔体压力POC相等，从而在大约阈值压力PT下提供内部腔体38与外部腔体22之间的压力平衡。在这种构造中，当水通过腔体入口24进入外部腔体22时，内部腔体压力PIC以与外部腔体压力POC相同的速率增加，从而保持平衡。
再次参考图1，示出了根据示例性实施例的致动器100(例如，致动器组件)。致动器100包括安装板102(即安装支架)，安装板102联接至外部腔体22的上端26。马达104设置在安装板102上，并且凸轮106联接至马达104，用于绕凸轮轴线108旋转(例如，延伸到页中)，使得凸轮106接合杆68的上端70(例如，在柱塞78处)。根据其他示例性实施例，致动器100可以联接至外部腔体22或水箱12的其他部分，使得凸轮106接合杆68的上端70。在图1所示的构造中，凸轮轴线108基本上垂直于阀轴线82延伸，然而，应该理解的是，凸轮轴线108可以具有相对于阀轴线82的其他取向，这将在下文进一步详细描述。
现在参考图2B，更详细地示出根据示例性实施例的凸轮106。凸轮106具有盘形主体110，所述盘形主体110具有被构造成接合导阀46的柱塞78(还参见图1)的外周112。凸轮106的外周112限定沿着外周112顺序形成的第一弧部114、第二弧部116和第三弧部118，每个弧部114、弧部116、弧部118对应于冲洗程序的不同部分。如图2B所示，凸轮106提供非恒定半径，该半径在沿着外周112的不同点处发生变化。例如，当第一弧部114接合柱塞78时，第一弧部114对应于填充程序或复位程序，并且具有第一半径R1和第一弧长L1。当第二弧部116接合柱塞78时，第二弧部116对应于压力释放程序，并且具有大于第一半径R1的第二半径R2，并且具有第二弧长L2。当第三弧部118接合柱塞78时，第三弧部118对应于排空程序，(在排空程序中，水从外部腔体22中完全排空)，并且具有大于第一半径R1和第二半径R2中的每一个的第三半径R3，并且具有第三弧长L3。就半径R1、R2、R3沿着每个弧部114、116、118的长度变化而言，相应的半径R1、R2、R3涉及沿着弧部114、116、118的最大半径。
第一弧长L1、第二弧长L2和第三弧长L3可以不同，对应于冲洗程序的每个部分的不同长度。马达104可以是电动马达，其在整个冲洗程序中绕凸轮轴线108完成一整圈旋转。在该构造中，基于相应的弧长L1、L2、L3来控制填充程序、压力释放程序和排空程序中的每一个期间花费的时间量。例如，如图2B所示，第一弧长L1大于第二弧长L2，第二弧长L2则大于第三弧长L3。在这种构造中，致动器100在填充程序中花费最多的时间，然后在压力释放程序中花费更少的时间，然后在排空程序中花费更少的时间。应该理解的是，排空程序开始马桶的虹吸，并且即使在排空程序完成并且致动器100已经旋转到与填充程序相关联的位置(L1)之后，虹吸还可以继续进行。值得注意的是，即使当水从冲洗组件20输出时，在压力释放程序中也不会形成虹吸。因此，凸轮106的旋转位置控制水箱12中的水流，但是不能直接控制马桶其余部分的冲洗程序。根据另一示例性实施例，马达104可以是步进马达，使得凸轮106绕着凸轮轴线108的旋转位置被步进马达104的位置控制，并且第一弧部114、第二弧部116和第三弧部118可以具有任意弧长L1、L2、L3。
现在参考图3，示出了图1中的水箱组件10，其中为了清楚地示出凸轮106在填充程序期间的旋转位置，马达104和安装板102的一部分被移除。应当理解的是，本申请中描述的致动器100或任何其他致动器可以以相同或不同的方式联接至(例如，安装在)冲洗组件20。在冲洗程序的这一部分中，导阀46抵靠冲洗阀48，并且冲洗阀48抵靠腔体出口32。导阀46(例如，柱塞78的上表面)设置在内部腔体38的上端42上方的第一高度H1(即，第一位置)处。凸轮106旋转到绕着凸轮轴线108的取向，使得凸轮106的第一弧部114接合柱塞78(例如，设置在柱塞78上)。根据另一个示例性实施例，在填充程序期间，第一弧部114可以设置成靠近柱塞78，但是与柱塞78间隔开。
现在参考图4，示出了压力释放程序的水箱组件10。在冲洗程序的这一部分中，凸轮106旋转到围绕凸轮轴线108的取向，使得凸轮106的第二弧部116接合柱塞78。导阀46被向下按压，与导阀偏置构件80相对，使得导阀46从冲洗阀48脱位(unseated)。当导阀46脱位时，柱塞78被设置在上端42上方低于(例如，小于)第一高度H1的第二高度H2(即，第二位置)处。第一高度H1和第二高度H2之差是压力释放(即，第一)距离DPR，并且基本上与导阀46的凸缘74偏离冲洗阀48的肩部66的距离相同。压力释放距离DPR基本上与凸轮106的第一半径R1和第二半径R2之差相同或者小于该差，使得压力释放距离DPR与凸轮106的半径直接相关。
当导阀46在压力释放程序期间被凸轮106压下并被保持在第二高度H2时，水开始以导阀容积流速VPV经过内部腔体38，经过凸缘74与冲洗阀48的肩部66之间，并通过冲洗阀48的下端54流出并进入马桶。随着水从内部腔体38释放，内部腔体压力PIC暂时下降到外部腔体压力POC以下，这使得水以腔体体积流速VC从外部腔体22流入，到达壁40下方，进入内部腔体38，从而降低外部腔体22中的水位并使得外部腔体压力POC下降。在提升冲洗阀48之前，外部腔体压力POC的这种轻微下降减小了外部腔体22与环境压力PA之间的压差。
腔体体积流速VC由壁40与凸缘56之间限定的横截面积控制，该横截面积可以小于凸缘74与冲洗阀48的肩部66之间的开口的横截面积，使得腔体体积流速VC小于导阀体积流速VPV。在这种构造中，水从内部腔体38中的输出比水的重新填充更快，使得内部腔体压力PIC下降比外部腔体压力PIC下降得更快。根据其他示例性实施例，腔体体积流速VC可以基本上与导阀体积流速VPV相同或者大于导阀体积流速VPV。
当外部腔体压力POC下降到低于阈值压力PT时，压力调节器30重新打开并开始将更多的水引入外部腔体22。根据示例性实施例，导阀体积流速VPV和/或腔体体积流速VC大于调节器体积流速VR，使得导阀46持续保持在第二高度H2处将使得外部腔体22慢慢排空。根据其他示例性实施例，导阀体积流速VPV和/或腔体体积流速VC可以基本上与调节器体积流速VR或者小于调节器体积流速VR。
凸缘74上的向下力由导阀体积流速VPV控制，导阀体积流速VPV则由压力释放距离DPR控制。例如，随着压力释放距离DPR增加，凸缘74与肩部66之间的开口的横截面积增加，从而增大导阀体积流速VPV。随着导阀体积流速VPV增加，更多的水接合凸缘74，从而增加凸缘74上向下的力。在压力释放程序期间的第二高度H2处，导阀偏置构件80的向上偏置力大于由凸缘74周围的水流产生的向下力。例如，如果通过将凸轮106直接旋转至填充程序位置而不首先经过排空程序位置来释放柱塞78，柱塞78将返回至第一高度H1处，而不是使得冲洗阀48脱位。
如图4所示，当导阀46设置在第二高度H2处时，冲洗阀48保持抵靠腔体出口32就位。向上的力施加到冲洗阀48上，至少部分是由于施加至靠近凸缘56的冲洗阀48的下端54的外腔压力POC与施加到冲洗阀48的上端52的内部腔体压力PIC之间的压差。该压差进一步使得水沿着冲洗阀48向上流动，这通过接触凸缘56或从冲洗阀主体50向外延伸的其他结构而有助于冲洗阀48上的向上力。由于内部腔体压力PIC的连续下降，压差增加，冲洗阀48上的向上力增加。在压力释放程序中，冲洗阀48上的向上力小于冲洗阀偏置构件60对冲洗阀48的相反的向下的偏置力。在这种构造中，压力通过导阀46从外部腔体22释放，无需通过升高冲洗阀48来致动外部腔体22的完全排空。
现在参考图5，图5示出了排空程序中的水箱组件10。在冲洗程序的这一部分中，凸轮106旋转至绕着凸轮轴线108的取向，使得凸轮106的第三弧部118接合柱塞78。导阀46被进一步向下按压，保持导阀46脱离冲洗阀48。柱塞78设置在上端42上方低于(例如，小于)第一高度H1和第二高度H2中的每一个的第三高度H3(即，第三位置)处。第一高度H1和第三高度H3之差是排空(即，第二)距离DE，并且基本上与凸轮106的第一半径R1与第三半径R3之差相同或者小于该差，使得排空距离DE与凸轮106的半径直接相关。类似地，排空距离DE基本上与凸轮106的第二半径R2和第三半径R3之差相同。
当导阀46被下压排空距离DE至第三高度H3处时，凸缘74与肩部66之间的横截面开口增加为大于图4示出的面积。结果是，导阀体积流速VPV增加，从而增大导阀46上的向下力，使得向下力大于来自导阀偏置构件80的向上偏置力，并保持导阀46打开。在排空程序的这一部分期间，内部腔体38中的基本上所有的水通过冲洗阀48的下端54排空并进入马桶，将内部腔体压力PIC降低至大约与环境压力PA相同。
根据示例性实施例，可以在致动冲洗程序后延时约3秒至5秒启动排空程序。例如，该延时对应于凸轮106从图3所示的取向(第一弧部114接合柱塞78)旋转到图5所示的取向(第三弧部118接合柱塞78)所需的持续时间。根据其他示例性实施例，该延时可以在约1秒至3秒、2秒至4秒、1秒至5秒之间或为其他持续时间。
现在参考图6，示出了根据排空程序的另一方面的水箱组件10。具体地，示出的水箱组件10的导阀46和冲洗阀48都未就位。根据示例性实施例，如上所述，由于定位在第三高度H3处而增加的导阀体积流速VPV也增加了外部腔体压力POC与内部腔体压力PIC之间的压差，这增加了围绕冲洗阀48的外表面(例如凸缘56)的流速。结果是，冲洗阀48上的向上力增加，使得冲洗阀48上的向上力大于冲洗阀偏置构件60的向下偏置力，使得冲洗阀48能够打开并将其保持为打开，同时外部腔体22直接通过腔体出口32而不是通过冲洗阀48的颈部64被排空。
在冲洗阀48打开后，较少的水或没有水经过导阀46的凸缘74，减小了导阀46上的向下力。导阀46然后返回到第一高度H1，如图1和图3所示，这可以发生在当冲洗阀48保持打开时或者在冲洗阀48再次抵靠腔体出口32就位之后。例如，如图6所示，导阀46已经返回到第一高度H1，并且凸轮106旋转，使得第一弧部114接合柱塞78。根据另一示例性实施例，第三弧部118可以接合柱塞78并将导阀46保持在第三高度H3，直到外部腔体22基本排空为止。
由于在压力释放程序期间水从内部腔体38释放，外部腔体压力POC和内部腔体压力PIC小于阈值压力PT(例如，平衡时的原始内部腔体压力PIC)。这种构造减小了外部腔体压力POC与环境压力PA之间的压差，这减小了排空程序期间冲洗阀48上的向上力，使得冲洗阀48以比压力辅助式马桶(其不包括压力释放程序)更慢的速度升高。冲洗阀48的较慢提升降低了冲洗阀48在排空程序期间撞击内部腔体38上端42并朝着腔体出口32向下弹回的可能性，从而降低或消除了撞击内部腔体38产生的机械噪音。此外，冲洗阀48在排空过程期间的较慢移动减少了外部腔体22与内部腔体38之间水的方向的快速变化，从而减少了水湍流。随着水流变得更加层状，运行噪音降低，能效提高。
现在参考图7，再次示出了填充程序中的水箱组件10，冲洗阀48抵靠腔体出口32就位，并且导阀46抵靠冲洗阀48就位。此外，凸轮106的第一弧部114接合柱塞78。水从水箱入口18处的供水管线28被引入到外部腔体22并围绕壁40进入内部腔体38，直到外部腔体压力POC和/或内部腔体压力PIC达到阈值压力PT并且外部腔体22中的水位达到图1和图3所示的原始水位为止。
现在参考图8，根据另一示例性实施例，示出了致动器200被安装在与图1的水箱组件10相同或相似的水箱组件上。致动器200可以基本上类似于致动器100，使得相同的附图标记对应于相同的特征。例如，凸轮206可以联接至马达204，用于绕凸轮轴线208旋转。然而，应当注意的是，尽管图2B所示的凸轮106包括三个不同的弧部(弧部114、弧部116、弧部118)，每个弧部具有近似恒定的半径R1、R2、R3，但是凸轮206限定不对称的椭圆形主体210。沿着主体210的外周212的不同部分具有不同的半径R，使得当凸轮206绕着凸轮轴线208旋转时，导阀46不断地改变高度并被进一步压下。当凸轮206的半径R基本上与第一半径R1相同时，如上所述，导阀被定位于第一高度H1处。当凸轮206的半径R大于第一半径并且小于第二半径R2或与第二半径R2相同时，导阀46脱位，但是冲洗阀48保持就位。当凸轮206的半径R大于第二半径R2(例如，基本上与第三半径R3相同)时，冲洗阀48脱位。
现在参考图9，根据另一示例性实施例，示出了致动器300被安装在与图1的水箱组件10相同或相似的水箱组件上。致动器300可以基本上类似于致动器100，使得相同的附图标记对应于相同的特征。例如，凸轮306可以联接至马达304，用于绕凸轮轴线308旋转。然而，应当注意的是，尽管图2B所示的凸轮106绕基本上垂直于阀轴线82的凸轮轴线108旋转，但是图9所示的凸轮轴线308基本上上与阀轴线82共线或平行。凸轮306包括盘形主体310，盘形主体310具有基本上恒定的半径或具有任何其他形状，并限定外周312。主体310具有下表面320，该下表面320被构造成沿着第一弧部314、第二弧部316和第三弧部318以不同高度接合柱塞78。
每个弧部314、316、318处的下表面320限定了距凸轮306的上端322(例如，上表面)的偏移距离。例如，第一弧部314包括第一偏移距离D1，其被构造成在第一高度H1处接合导阀46(还参见图3)。第二弧部316包括大于第一偏移距离D1的第二偏移距离D2，并且被构造成在第二高度H2处接合导阀46(还参见图4)。最后，第三弧部318包括比第一偏移距离D1或第二偏移距离D2中的每一个都更大的第三偏移距离D3，并且被构造成在第三高度H3处接合导阀46(还参见图5)。根据另一示例性实施例，凸轮306的偏移距离可以基本上在绕凸轮306的所有点处发生变化(例如，类似于图8中的凸轮206)，使得导阀46随着凸轮306旋转而不断运动。
现在参考图10，根据另一示例性实施例，示出了致动器400被安装在与图1的水箱组件10相同或相似的水箱组件上。致动器400包括安装板402(即安装支架)，安装板102联接至外部腔体22的上端26。致动器400包括马达404，马达404可以是线性致动器(例如，线性螺线管)或者是被构造成沿着阀轴线82移动导阀46的其他装置。例如，致动器400包括臂部406，臂部406与致动器轴线408成一直线(即，线性地沿着致动器轴线408)移动，致动器轴线408基本上与阀轴线82共线或平行。臂部406接合柱塞78，并基于到致动器400的输入向下延伸。例如，臂部406延伸第一偏移距离D1，其被构造成在第一高度H1处接合导阀46。然后，臂部406可以延伸大于第一偏移距离D1的第二偏移距离D2，并且被构造成在第二高度H2处接合导阀46。最后，臂部406可以延伸第三偏移距离D3(第三偏移距离D3大于第一偏移距离D1或第二偏移距离D2中的每一个)，并且被构造成在第三高度H3处接合导阀46。根据另一示例性实施例，臂部406在冲洗程序期间可以延伸其他距离(例如，类似于图8中的凸轮206)，使得臂部在该程序期间的不同点连续移动。
根据各种示例性实施例，致动器100、致动器200、致动器300、致动器400可以由用户按压杠杆、按钮或其他设备而直接致动，该杠杆、按钮或其他设备通过旋转凸轮106、凸轮206、凸轮306或延伸臂部406向处理器发送信号以开始冲洗程序。根据另一示例性实施例，水箱组件10包括无接触致动传感器，无接触致动传感器将信号发送到处理器并开始冲洗程序。冲洗程序包括如上所述的压力释放程序、排空程序和填充程序。值得注意的是，不是让用户按压直接接合柱塞78的杠杆，而是用户激活三级冲洗程序，该程序利用致动器100、致动器200、致动器300、致动器400来显著降低压力辅助式马桶在冲洗程序期间产生的噪声。
还应当理解的是，冲洗程序可以基于凸轮106、凸轮206、凸轮306旋转的速度或者臂部406延伸的速度或定时而变化。随着凸轮106、凸轮206、凸轮306或臂部406更快地移动，冲洗组件20更紧密地连续完成压力释放程序、排空程序和复位程序中的每一个，从而在更短的持续时间内完成整个冲洗程序。根据示例性实施例，冲洗程序可以基于所期望的冲洗程序而变化。例如，对于第一冲洗程序而言，凸轮106、凸轮206、凸轮306可以以较高的速度旋转，或者臂部406可以以较高的速度延伸，对于第二不同冲洗程序，凸轮106、凸轮206、凸轮306可以以较低的速度旋转，或者臂部406可以以较低的速度延伸。然后用户可以根据马桶中存在的废物类型(即，纯液体或者液体和固体的组合)在第一冲洗程序和第二冲洗程序之间进行选择。根据又一示例性实施例，凸轮106、凸轮206、凸轮306可以在冲洗程序期间完成少于一整圈的旋转，这取决于对马达104、马达204、马达304、马达404和/或电源(例如电池)的功率容量的要求。
参考图1所描述的冲洗组件20的设计不应当被认为是限制性的。在不脱离本文公开的发明概念的情况下，可以进行许多替换。例如，在一些实施例中，马桶可以包括气体致动(例如，气动)冲洗组件，而不是机械致动的冲洗组件(例如，图1中的柱塞式机械致动的冲洗组件20)。气体致动的冲洗组件依靠通过流体管线提供的内部压力来打开压力水箱底部的阀门并启动冲洗过程(如与需要手动操作阀门或柱塞来启动冲洗过程的机械致动压力水箱相比)。
参见图11，根据示例性实施例，气体致动的冲洗组件被示为冲洗组件500。冲洗组件500可以被安装在水箱中(如参照图1中的冲洗组件20和水箱12所描述的那样)，或者被安装在没有水箱的马桶上，例如安装到墙壁或其他位置(例如马桶基座)。如同图1中的冲洗组件20一样，图11中的冲洗组件500流体联接至马桶的马桶碗部，并被构造成在冲洗循环期间将水分配至马桶碗部中。如图11所示，冲洗组件500包括压力外部腔体522(即，第一腔体、容器、水箱、隔室、壳体、容纳器等)，其被密封并从水源接收水。冲洗组件500还包括一对流管线(例如，导管、管子等)，示出为第一管线502和第二管线504。第一管线502可以是包含诸如空气、水或其组合的流体的高压管线。第二管线504可以是包含相对于第一管线502中的流体而言处于减压的流体的低压管线。第二管线504可以流体联接至冲洗阀盒(未示出)，冲洗阀盒联接至外部腔体522并基本上设置在外部腔体522内。冲洗阀盒可以被构造成致动设置在外部腔体522的基部(例如，下壁)中的冲洗阀和/或导阀，以使水能够从外部腔体522输送到马桶碗部中(例如，通过外部腔体522的腔体出口532)。冲洗阀盒可被构造成响应于第二管线504内施加的流体压力、通过第二管线504的流体的流速或其组合来致动冲洗阀。根据各种示例性实施例，冲洗阀的位置可以基于第二管线504内的流体压力来确定。由此，冲洗阀的打开程度(例如冲洗阀和腔体出口之间的流动面积、冲洗阀相对于腔体出口的位置)可以是第二管线504内的流体压力的函数。
如图11所示，冲洗组件500还包括阀506，其将第一管线502流体联接(例如，连接等)至第二管线504。阀506可以是电子电磁阀，电子电磁阀被构造成响应来自控制器的控制信号(例如，电压等)选择性地将第一管线502流体联接至第二线路504。由此，阀506可以至少部分地远程致动。在一些实施例中，阀506联接至非接触式传感器(例如，诸如红外传感器、光学传感器之类的运动传感器)，非接触式传感器基于用户的存在(例如，位于马桶前面或附近的用户等)提供冲洗循环的无接触激活。
在一些实施例中，阀506是比例式流控制阀(例如，比例电磁阀、手动致动的比例式流控制阀等)，其用于改变第一管线502和第二管线504之间的流通道的尺寸(例如，通过限制器等)并由此在冲洗循环期间改变通过比例式流控制阀的流速。同样，阀506可以可通信地联接至控制器，并且被构造成在整个冲洗循环中从控制器接收控制信号。在其他实施例中，阀506联接至伺服马达或步进马达，该伺服马达或步进马达被构造成响应于来自控制器的控制信号而改变限制器在阀506内的位置。在任一种情况下，控制器被构造成在冲洗循环期间根据时间的函数改变阀上的压降，从而改变通过阀506的流速。例如，控制器可以被构造成将比例式控制阀致动到多个预定位置，每个预定位置对应于冲洗程序的不同部分(例如，填充程序或复位程序、压力释放程序和排空程序等)。
例如，在填充程序期间，控制器可以被构造成将阀保持在关闭位置，防止流体通过腔体出口532排出，并使得外部腔体522能够有时间充满水。在压力释放程序期间，控制器可以被构造成通过在冲洗循环的开始仅将阀506打开少量(例如，2°、4°等)以使得流能够受控地从第一管线502流向第二管线504。响应于阀506的致动，冲洗阀可以被打开，以使得包含在外部腔体522内的一部分水能够被输送到马桶碗部中，而不触发虹吸。最后，在排空程序期间，控制器可以被构造成完全打开阀506和冲洗阀以将剩余量的水从外部腔体522输送至马桶碗部中，在马桶中触发虹吸。
参见图12，根据示例性实施例，示出了冲洗组件600包括位于第一管线602与第二管线604之间的多个阀。如图12所示，多个阀包括第一级阀606和与第一级阀606并联的第二级阀608。第一级阀606比第二级阀608具有更高的限制。换句话说，第一级阀606是低流速阀，其将第一管线602和第二管线604之间的流体流速限制在比使用第二级阀608能够达到的值更低的值。在操作中，第一级阀606和第二级阀608可以用于选择性地改变水从外部腔体622进入马桶碗部的流速。例如，在压力释放程序期间，控制器可以独立于第二级阀608来启动第一级阀606。在排空程序期间，控制器可以单独地激活第二级阀608，或者与第一级阀606协作从而完全打开第一管线602和第二管线604之间的通道。在水已经从外部腔体622中排空之后，控制器可以停用(例如，关闭)第一级阀606和第二级阀608，以使得外部腔体622能够重新充满水，从而为下一个冲洗循环做准备。
在其他示例性实施例中，第一级阀606和第二级阀608可以具有基本上相同的流限制(例如，第一级阀606和第二级阀608的流系数可以大致相同)。例如，图13示出了冲洗组件700，其包括多个具有大致相同的流限制的电磁阀。冲洗组件700另外包括节流阀710，节流阀710仅与多个电磁阀中的一个串联布置，使得通过流动回路的每个支路的流量取决于哪个电磁阀被激活。在其他实施例中，第一管线702和第二管线704之间的流动回路中可以包括其他阀，以进一步调整冲洗循环期间流动回路的操作。
参考图14，示出了根据示例性实施例的图11至图13中的冲洗组件500、冲洗组件600、冲洗组件700的操作。管线800示出了没有安静冲洗致动器的压力辅助式马桶组件的压力释放。管线802示出了来自压力辅助式马桶的压力释放，该压力辅助式马桶包括安静冲洗致动器。与传统的冲洗循环相反，具有安静冲洗致动器(例如，参考图11描述的比例阀506，或参考图12至图13描述的多个流控制阀)的马桶的冲洗循环包括降低在冲洗循环期间产生的噪声的量(例如，流噪声、冲洗阀致动噪声等)的压力释放程序804。图14所示压力曲线的形状将根据一个或多个流控制阀的物理特性以及用于选择性地致动一个或多个阀的控制参数而变化。
应当理解的是，可以使用各种不同的控制设备来代替图11至图13中的阀506、阀606、阀608、阀706、阀708。参见图15，根据示例性实施例，冲洗组件900被示出为包括位于冲洗组件900的第一管线902和冲洗组件900的第二管线904之间的电子变速泵906。泵906被构造成在冲洗循环期间选择性地改变第一管线902和第二管线904之间的流量。根据示例性实施例，泵906是蠕动泵。在其他实施例中，可以使用另一种类型的泵。在各种示例性实施例中，泵906可通信地联接至控制器，该控制器被构造成在整个冲洗循环中选择性地改变泵的转速。
参见图16，根据示例性实施例，示出了冲洗组件1000包括代替电子电磁阀的机械流控制阀1006。如同本文公开的其他实施例那样，机械流控制阀1006将冲洗组件1000的第一管线1002与冲洗组件1000的第二管线1004流体连接，并且被构造成在冲洗循环期间提供压力释放程序。更具体地，机械流控制阀1006被构造成在冲洗循环期间在压力释放程序和排空程序之间自动切换。换句话说，在触发机械流控制阀1006之后，在没有用户输入的情况下发生压力释放程序和排空程序之间的转换。在图17至图18中概念性地示出机械流控制阀1006的工作原理。根据示例性实施例，机械流控制阀1006是被配置成在多个阶段打开的灌溉阀。如图17所示，机械流控制阀1006包括阀主体1008，阀主体1008限定主开口1010和在主开口1010下游的通道1012。机械流控制阀1006还包括隔膜1014，该隔膜1014基本上设置在主开口1010内并防止通过其中的流动。图17示出了处于关闭位置的机械流控制阀1006，其中隔膜1014通过弹簧1016以及通过沿着隔膜1014的上表面施加至隔膜1014的流体压力朝向主开口1010偏置。如图17所示，机械流控制阀1006还包括第二阀1018(例如，手动控制阀、电子电磁阀等)，第二阀1018将通道1012与隔膜1014上方的流体区域流体联接。当激活第二阀1018时，流体从该区域释放、通过通道1012，并进入阀主体1008的出口。流体压力在隔膜1014上方的释放由于通道1012上的压降而缓慢发生。最后，压力在隔膜1014上方的释放使得隔膜1014从主开口1010缩回，这使得流能够通过主开口1010，从入口处的第一管线1002到阀主体1008，到出口处的第二管线1004(参见图18)。
参见图19，根据示例性实施例，示出了冲洗组件1100包括多个机械流控制阀。冲洗组件1100可以与图18中的冲洗组件1000相同或相似。在图19中的冲洗组件1100中，使用第二机械流控制阀1107代替第一机械流控制阀1106的通道。更具体地，第二机械流控制阀1107将第一机械流控制阀1106的隔膜1114上方的区域与第一机械流控制阀1107的出口流体联接。第二机械流控制阀1107被构造(例如，尺寸、维度等)成与第一机械流控制阀1106相比打开而没有显著延时(例如，与第一机械流控制阀1106相比，隔膜上方的压力没有显著降低)。换句话说，第二机械流控制阀1107的隔膜1111被构造成在冲洗组件1100的第三阀1118(例如，用户控制阀、电磁阀等)激活时大致立即从主开口缩回。第二机械流控制阀1107的隔膜1111小于第一机械流控制阀1106的隔膜1114。第一机械流控制阀1106和第二机械流控制阀1107中的每一个中所使用的弹簧也可以不同(例如，第二机械流控制阀1107中所使用的弹簧可以比第一机械流控制阀1106中所使用的弹簧向隔膜施加更小的力等等)。在其他益处中，与图18中的冲洗组件1000相比，图19中的冲洗组件1100中使用的流控制阀的布置使得能够仅通过第三阀1118的瞬时激活来激活冲洗循环，在图18中的冲洗组件1000中，第二阀1018必须通过压力释放程序被压下，直到隔膜1014上方的区域中的流体压力充分减少为止。
在一些实施例中，冲洗组件可以被调节为利用单个双向阀提供安静冲洗。参考图20，根据示例性实施例，示出了冲洗组件1200包括双向阀1206和设置在双向阀1206上游并且与双向阀1206串联流动布置的孔1207。在其他实施例中(图21)，孔1207可以设置在双向阀1206的下游。在图20的实施例中，冲洗阀盒(未示出)被设计成响应于第二管线1204中的流体压力降低到阈值流体压力以下而打开，而不是响应于大约等于第一管线1202中的流体压力的压力而打开。
如本文所使用的，术语“大约”、“大概”、“基本上”和类似术语旨在具有与本公开的主题所属领域的普通技术人员的所通用的和可接受的用法相一致的广泛含义。阅读本公开内容的本领域技术人员应该理解的是，这些术语旨在使得能够描述所描述和所要求保护的某些特征，而不将这些特征的范围限制为所提供的精确数值范围。因此，这些术语应当被解释为表示所描述和要求保护的主题的非实质性或无关紧要的修改或变更被认为是本公开内容的由所附权利要求所述的范围内。
应当注意的是，本文用于描述各种实施例的术语“示例性”旨在表示这些实施例是可能实施例的可能示例、表示和/或说明(并且该术语并非旨在暗示这些实施例必然是非常或最高级的示例)。
本文所使用的术语“联接”、“连接”意味着两个构件直接或间接地彼此联合。这种联合可以是静止的(例如，永久的)或可移动的(例如，可移除的或可释放的)。这种联合可以通过下列方式实现：利用两个构件或者两个构件和任何另外的中间构件彼此整体地形成为单独的一体件，或者利用两个构件或者两个构件和任何另外的中间构件附接到彼此。
本文对元件位置的引用(例如，“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”等)仅用于描述附图中各种元件的取向。应当注意的是，根据其他示例性实施例，各种元件的取向可以不同，并且这些变型旨在为本公开所涵盖。
应当理解的是，尽管已经参照本发明的优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员可以想到在本发明的范围和精神内的各种其他实施例和变型，并且这些其他实施例和变型旨在由相应的权利要求覆盖。本领域技术人员将容易理解的是，可以进行许多修改(例如，各种元件的尺寸、维度、结构、形状和比例、参数值，安装布置、取向等的变化)，而在实质上没有背离本文所述主题的新颖性教导和优点。例如，根据替代实施例，可以改变或重新排序任何过程或方法步骤的顺序或次序。在不脱离本公开内容的范围的情况下，还可以在各种示例性实施例的设计、操作条件和布置中进行其他替换、修改、改变以及省略。

Claims (9)

1.一种用于压力辅助式马桶的冲洗组件，所述冲洗组件包括：
外部腔体；
冲洗阀盒，所述冲洗阀盒联接至所述外部腔体并且被构造成控制来自所述外部腔体的水流；
第一管线；
第二管线，所述第二管线联接所述冲洗阀盒，所述冲洗阀盒被构造为响应于所述第二管线内流体的压力、流速或其组合来致动冲洗阀；以及
阀，所述阀流体联接至所述第一管线和所述第二管线，所述冲洗组件被构造成选择性地控制所述第一管线与所述第二管线之间的流体的流速从冲洗循环开始时的第一流速到达大于所述第一流速的第二流速。
2.根据权利要求1所述的冲洗组件，其中：
在所述第一流速，在所述马桶中没有形成虹吸；以及
在所述第二流速，在所述马桶中形成所述虹吸。
3.根据权利要求1所述的冲洗组件，其中，所述阀是多个阀中的第一级阀，其中，所述多个阀还包括第二级阀，所述第二级阀与所述第一级阀并联流动布置，并且其中，所述第一级阀上的压降大于所述第二级阀上的压降。
4.根据权利要求1所述的冲洗组件，其中，所述阀是多个阀中的第一级阀，其中，所述多个阀还包括第二级阀，所述第二级阀与所述第一级阀并联流动布置，并且其中，所述冲洗组件还包括节流阀，所述节流阀与所述第一级阀和所述第二级阀之一串联布置。
5.根据权利要求4所述的冲洗组件，还包括控制器，所述控制器可通信地联接到所述第一级阀和所述第二级阀，其中，在所述第一流速，所述控制器被构造成独立于所述第二级阀来激活所述第一级阀，以及其中，在所述第二流速，所述控制器被构造成激活所述第二级阀。
6.根据权利要求1所述的冲洗组件，其中，所述阀是比例式流控制阀。
7.根据权利要求1所述的冲洗组件，其中，所述阀是机械流控制阀，所述机械流控制阀被构造成在所述冲洗循环期间在压力释放程序与排空程序之间自动切换。
8.根据权利要求1所述的冲洗组件，其中，所述阀为变速泵。
9.根据权利要求1所述的冲洗组件，还包括孔，所述孔设置在所述第一管线和所述第二管线之一中，靠近所述阀。
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