CN115045371B - 一种负压式吸气节水智能坐便器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种负压式吸气节水智能坐便器，属于智能洁具领域。一种负压式吸气节水智能坐便器，包括设有排污管道的座体、与座体连通的水箱，座体内开设有具有两个存水弯的排污管道，排污管道两个存水弯之间的管壁开设有气道，水箱内设有充放气模块，充放气模块通过气道与排污管道连通以控制排污管道内的气压；位于排污管道下侧的下存水弯的出口处的下侧的管壁为形变管壁，形变管壁由柔性或弹性材料制成；形变管壁的下侧设有顶升模块；顶升模块的输出端与形变管壁的下端抵接；它可以实现坐便器在冲水前排污管道保持高压扩大坐便器内覆水面积，在冲水后排污管道保持低压提高冲水力度，以减少冲水量。

Description

一种负压式吸气节水智能坐便器

技术领域

本发明属于智能洁具领域，更具体地说，涉及一种负压式吸气节水智能坐便器。

背景技术

负压式吸气坐便器是一种在排污管道内形成负压来辅助冲水的坐便器。

现有专利号为CN95101429.3的真空辅助抽水马桶，其设有两个存水弯，来避免下水管道内的臭气回流至卫生间内的问题发生；但其辅助冲水的效果不大。

现有专利号为CN200880020357.9的加压存水弯节水马桶，其通过在排污管道内设置密封的气腔，通过控制气腔内气压大小来辅助冲水；但上述专利中记载的技术方案尚未很好地解决排污时污水回流至气管内，或臭气回流至气管内，最终导致冲水用的净水被污染的问题；同时，气腔内抽气或充气转换时没有泄压，导致气腔内高压和低压的压力数值过于接近，对于冲水时制造明显低于正常气压的低压区来辅助虹吸效应的生成作用不是很明显。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种负压式吸气节水智能坐便器，它可以实现坐便器在冲水前排污管道保持高压扩大坐便器内覆水面积，在冲水后排污管道保持低压提高冲水力度，以减少冲水量。

本发明的一种负压式吸气节水智能坐便器，包括设有排污管道的座体、与座体连通的水箱，座体内开设有具有两个存水弯的排污管道，排污管道两个存水弯之间的管壁开设有气道30，水箱内设有充放气模块，充放气模块通过气道30与排污管道连通以控制排污管道内的气压；位于排污管道下侧的下存水弯20的出口处的下侧的管壁为形变管壁，形变管壁由柔性或弹性材料制成；形变管壁的下侧设有顶升模块40；顶升模块40的输出端与形变管壁的下端抵接；顶升模块40与充放气模块的输出端连通以输入或输出气体，顶升模块40输入气体后输出端向上移动，顶升模块40输出气体后输出端向下移动，以改变下存水弯20的水封状态。

作为本发明的进一步改进，充放气模块包括水箱内的气囊53；气囊53受水箱内净水直接或间接的压迫和/或拉伸；气囊53由柔性或弹性的囊膜制成以构成与净水分离的腔室；气囊53内充满气体；气囊53的排气管54贯穿水箱且排气管54的出气口位于气道30的出口处。

作为本发明的进一步改进，气囊53置于密度低于净水的浮板52上端；浮板52浮在净水上；气囊53上侧设有固定的挡板；气囊53在水箱满水状态下，浮板52和挡板之间的距离小于气囊53在自由状态下的高度距离，以使气囊53抵接在浮板52和挡板之间并受到压迫排气；气囊53在水箱出水状态下，浮板52和挡板之间的距离大于或等于气囊53在自由状态下的高度距离，以使气囊53膨胀吸气。

作为本发明的进一步改进，在水箱满水状态下，浮板52的高度位置低于水箱内净水液面的高度位置。

作为本发明的进一步改进，气囊53固定连接在挡板下端与浮板52上端。

作为本发明的进一步改进，水箱内设有下端开放的充放箱51；充放箱51与水箱内侧壁固定连接；充放箱51下端的高度位置高于水箱内底壁的高度位置以使净水进入充放箱51内；充放箱51上壁为挡板；浮板52与充放箱51内侧壁密封地滑动连接，以将充放箱51内侧分隔成独立的两个腔室；上侧的腔室放置气囊53。

作为本发明的进一步改进，充放气模块包括与顶升模块40连通的顶升驱动；顶升驱动包括压力感应器、气泵、控制器；压力感应器位于水箱内以感应水箱内的水压；气泵位于座体外侧并与顶升模块40连通以给顶升模块40充气或放气；控制器与压力感应器、气泵均电性连接，以获取水压数据并调节气泵工作状态。

作为本发明的进一步改进，排气管54的出口处为喇叭状；排气管54的出口处内侧设有多个浮球61；排气管54的出口处的外侧设有配重块；配重块与浮球61之间固定连接有绳；绳穿过排气管的出口处的管壁；排气管的出口处的管壁开设有供绳滑动的轴向方向开设有滑槽；配重块的质量大于浮球61的质量；浮球61的密度小于净水和污水的密度；多个浮球61均始终位于排气管54的同一轴向高度位置；多个浮球61的直径之和大于排气管54的最小管径；浮球61位于污水中时受到的浮力大于自身重力与配重块重力之和。

作为本发明的进一步改进，排气管54的出口处的外侧管壁固定地套设有密封环62；密封环62由弹性材料制成；密封环62的外径尺寸大于气道30对应内壁处的内径尺寸，以与气道30内壁密封配合；密封环62中部开设有仅允许气道30侧水流向排污管道侧的单向的通道。

作为本发明的进一步改进，气道30从出口处向内侧方向的内径变化趋势为：先变大-后变小；密封环62外端抵接在气道30出口处内径转折处。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明通过设置与净水隔绝的气囊，避免排污管道中的臭气和污水与净水混合；

本发明通过将气囊设置在浮板和充放箱上壁之间，而充放箱上壁与满水状态下的水箱液面齐平，使得气囊受到的压力更大，气囊挤出的气体更多，两个存水弯中液面高度差越大，越能辅助虹吸效应的生成，以节省冲水用的水量；

本发明气囊固定连接在浮板和充放箱上壁之间，使得浮板随液面下降后可以带动气囊拉伸，气囊可以膨胀至比自由状态更大，使得排污管道内的气压更低，更有利于上存水弯中污水被吸入，促进了虹吸效应的生成，以节省冲水用的水量；

本发明气囊在吸气前，顶升模块先被驱动，形变管壁下降，解除下存水弯的虹吸结构，使得下存水弯的水封消除，将下水管道与排污管道连通，以将排污管道先泄压，接着再释放净水，净水冲击下存水弯，将下存水弯中的污水冲入排污管道深处，冲水的同时气囊开始吸气，此时可以制造比外界气压更低的低压区，以便于上存水弯中虹吸效应的形成，以节省冲水用的水量；

本发明排气管的出口处内侧设有多个浮球，在污水反吸入排气管中时，浮球受到污水提供的浮力向上漂浮，多个浮球可封闭排气管的最小内径，以将排气管封堵，避免污水反吸入气囊；

本发明密封环设有单向通道，以将反吸入排气管内的污水排出，但避免污水由密封环进入气道内，有利于污水排尽无残留；

本发明气道出口处的内径变化为先变大后变下，使得密封环收到污水的冲击或浮球的拉动后与气道内壁的密封性越来越强，同时也不易掉出气道进入排污管道，避免受到污水的冲击而损坏浮球的问题发生。

附图说明

图1为本发明的具体实施例一的在未使用时的座体平面结构示意图；

图2为本发明的具体实施例一的在冲水开始时的座体平面结构示意图；

图3为本发明的具体实施例一的在冲水进行时的座体平面结构示意图；

图4为本发明的具体实施例一的在未使用时的水箱的平面结构示意图；

图5为本发明的具体实施例一的在冲水进行时的水箱平面结构示意图；

图6为本发明的具体实施例二的气道出口处未使用时的平面结构示意图；

图7为本发明的具体实施例二的气道出口处冲水时的平面结构示意图；

图8为本发明的具体实施例二的密封环的立体剖视结构示意图。

图中标号说明：

上存水弯10、下存水弯20、气道30、顶升模块40、水箱50、充放箱51、浮板52、气囊53、排气管54、浮球61、密封环62。

具体实施方式

具体实施例一：请参阅图1-5的一种负压式吸气节水智能坐便器，包括设有排污管道的座体、与座体连通的水箱50。

座体内开设有具有两个存水弯的排污管道；存水弯分为上存水弯10和下存水弯20；由于本申请是基于专利号为CN200880020357.9的改进发明，因此排污管道的形状不再赘述。

排污管道两个存水弯之间的管壁开设有气道30，水箱50内设有充放气模块，充放气模块通过气道30与排污管道连通以控制排污管道内的气压。

位于排污管道下侧的下存水弯20的出口处的下侧的管壁为形变管壁，形变管壁由柔性或弹性材料制成；形变管壁的下侧设有顶升模块40；顶升模块40为充气可形变或移动的装置，此类装置为现有技术，可参考气球、气缸等，在此不赘述；在本实施例中，将气缸作为顶升模块40；气缸的输出端与形变管壁的下端固定连接；气缸与充放气模块的输出端连通以输入或输出气体，气缸输入气体后输出端向上移动，气缸输出气体后输出端向下移动，以改变下存水弯20的水封状态；气缸输出端向上移动后将形变管壁顶起，使得下存水弯20可构成水封；气缸输出端向下移动后形变管壁被拉下，使得形变管壁无法兜住下存水弯20中的水，下存水弯20中的水流失，水封消失，排污管道与下水管道连通。

充放气模块包括给上存水弯10和下存水弯20中间管道部分充气或抽气用的变压驱动和与气缸连通的顶升驱动；

变压驱动包括位于水箱50内的气囊53、固定设置于水箱50内的充放箱51、密封地滑动连接于充放箱51内的浮板52；

水箱50内设有出水-补水组件，出水-补水组件与常用的部件相同，因此这里不赘述，同时在附图中也不再表述；本申请的水箱50与常规的水箱的区别在于变压驱动的设计；

充放箱51下端开放；充放箱51与水箱50内侧壁固定连接；充放箱51下端的高度位置高于水箱50内底壁的高度位置以使净水进入充放箱51内；充放箱51上壁与浮板52平行设置；浮板52与充放箱51内侧壁密封地滑动连接，以将充放箱51内侧分隔成独立的两个腔室；上侧的腔室放置气囊53；在水箱50满水状态下，浮板52的高度位置低于水箱50内净水液面的高度位置，充放箱51的上壁与液面齐平；浮板52的密度低于净水和污水的密度；气囊53置于浮板52上端；浮板52浮在净水上；气囊53在水箱50满水状态下，浮板52和挡板之间的距离小于气囊53在自由状态下的高度距离，以使气囊53抵接在浮板52和挡板之间并受到压迫排气；气囊53在水箱50出水状态下，浮板52和挡板之间的距离大于或等于气囊53在自由状态下的高度距离，以使气囊53回位膨胀吸气；气囊53由柔性或弹性的囊膜制成以构成与净水分离的腔室；气囊53外端连接有排气管54，排气管54贯穿水箱50，以位于气道30内，在本实施例中，排气管54如图4-5所示的，贯穿浮板52和水箱50底壁，排气管54与浮板52贯穿处密封配合，当然，排气管54也可以直接贯穿水箱50的侧壁设置，此类设置形式不赘述，只需要浮板52上侧两侧密封无连通，且排气管54为软管可在一定距离内伸缩，排气管54无漏气即可。

顶升驱动包括压力感应器、气泵、控制器；压力感应器位于水箱50底壁以感应水箱50内的水压；气泵位于座体外侧并与气缸连通以给气缸充气或放气；控制器与压力感应器、气泵均电性连接，以获取水压数据并调节气泵工作状态；当水箱50开始出水，导致水压下降时，压力感应器获取水压数据并传递给控制器，控制器控制气泵抽气，以使气缸输出端下降，破坏下存水弯20的水封；需要说明的是，本实施例中，气泵的出气速度是要大于气囊53的，因此，气囊53在产生微小的回位膨胀后，下存水弯20处的水封已经消失了，排污管道内的高压已经被消除，但此时上存水弯10处的水封仍然保持，下水管道内的臭气不会反流至卫生间；在此之后气囊53继续膨胀，可以使得气道30出口处的低压区被抽吸更多的气体而压力更小，更有利于上存水弯10处只需要较少的净水即可实现虹吸效应。

本实施例的工作流程，按顺序为：

1.水箱未出水，气囊53被压缩，气缸顶起，上存水弯10和下存水弯20保持水封，上存水弯10和下存水弯20之间的管路封闭，由于气囊53排气，保持高压状态，如图1所示；

2.水箱的出水机关被触发，水箱开始出水，气缸下降，下存水弯20处的水封解除，排污管道内高压消失，上存水弯10处的水封维持，上存水弯10处的污水受重力作用向排污管道深处流动，如图2所示；

3.水箱内排出的净水冲入上存水弯10，水箱50内液面下降，气囊膨胀吸气，气道30的出口处形成低压区(低压区的形成是现有技术，在此不赘述)，上存水弯10处构成虹吸，污水完全被充入排污管道内，最终排至下水管道内，如图3所示；(由于水箱内净水排至座体中需要一定时间，所以该步骤发生在步骤2之后，除此之外也可以在水箱50中设置延迟出水的过渡腔室来保证净水冲入上存水弯10的时机必然在步骤2之后，甚至精确到在上存水弯10的污水液面正在向排污管道深处流动时，该技术手段是本领域技术人员的常规手段，在此不赘述)

4.净水冲入量减小，补充至上存水弯10处以重新形成水封，控制器控制气泵向气缸充气，上存水弯10的水封形成；

5.水箱补水，气囊53重新被压缩向排污管道内排气重新形成高压。

需要说明的是，在流程4中，控制器控制气泵向气缸充气，可以由时间因素决定，由于单次冲马桶的时间是可以计算的，所以控制器控制气泵重新向气缸充气的时间节点也是可以计算的，只要在水箱50补水之前即可；同时，由于在水箱50向上存水弯10处补充少量的水时，受低压区的存在，还会有部分净水流入下存水弯20处(但水流太少无法产生虹吸效应)，加上下存水弯20本身的结构可以储存少量的水，因此当气缸向上顶起后，下存水弯20处的液面上升，使得水封重新形成。

此外，压力感应器不仅仅可以设置成感应水箱50内的水压，还可以设置成感应水箱50的出水机关处的压力。

具体实施例二：在具体实施例一的基础上，请参阅图6-8的一种负压式吸气节水智能坐便器，

排气管54的出口处为喇叭状，即从出口处向内侧方向的内径变化趋势为：先变小-后不变；排气管54的出口处内侧(这里指的是在大口径的喇叭口处，也就是附图6中排气管54的下段管路)设有多个浮球61，单个浮球61的直径小于排气管54中段处的内径，但多个浮球61的直径之和大于排气管54中段处的内径，这里的排气管54中段处指的是排气管54内径不变处的管段，也就是图6中排气管54的上段管路；

排气管54的出口处的外侧设有配重块，这里所说的外侧是指喇叭状的管路部分的外侧；配重块与浮球61之间固定连接有绳，这里所说的绳是柔性或弹性的绳；绳穿过排气管54的出口处的管壁；排气管54的出口处的管壁开设有供绳滑动的轴向方向开设有滑槽，滑槽数量与浮球61数量一致，每个浮球61对应的绳均嵌设在对应的滑槽内，这里所说的滑槽开设在喇叭状的管路部分；配重块的质量大于浮球61的质量，配重块的截面面积大于滑槽的开设口径；浮球61的密度小于净水和污水的密度；多个浮球61均始终位于排气管54的同一轴向高度位置；多个浮球61的直径之和大于排气管54的上段管路的管径；浮球61位于污水中时受到的浮力大于自身重力与配重块重力之和；这里需要说明的是，绳的长度决定了浮球61的可移动范围，浮球61的最高可移动位置是高于或等于排气管54管径交叉位置处的；

当排污管道内的污水因低压区气压小而被反吸入排气管54内时，浮球61会因为污水提供的浮力上升直至上升至排气管54管径交叉位置处，由于多个浮球61的直径之和大于排气管54的上段管路的内径，所以排气管54被封闭或者流通口径大幅度缩小，污水不会或者不易被吸入至气囊53内；需要说明的是，为了实现多个浮球61阻挡排气管54使其封闭的技术手段是本领域技术人员的常规手段，可以使用在浮球61设置成具有弹性的表面等方法，在此不赘述。

排气管54的出口处的外侧管壁(这里所说的外侧管壁指的是排气管54下端)固定地套设有密封环62；密封环62由弹性材料制成；密封环62的外径尺寸大于气道30对应内壁处的内径尺寸，以与气道30内壁密封配合；密封环62中部开设有仅允许气道30侧水流向排污管道侧的单向的通道。

密封环62的结构如图8所示，密封环62分为外环和内环；外环和内环均是由同种弹性材料制成的；外环的内壁和内环的外壁贴合抵接，以使密封环62的横截面构成类似鸭嘴阀的结构，外环的内壁和内环的外壁的接触结构形成了单向通道；外环的内壁向下弯曲，内环的内壁向下弯曲，所以该单向通道的通过方向为从上至下；外环的上端和内环的上端之间通过支撑杆固定连接以使外环和内环连接在一起，并辅助外环的内壁和内环的外壁贴合在一起。

气道30的内壁至少部分与排气管54外壁贴合，其中喇叭状的管路部分是不贴合的，其余的管路部分是贴合的，如图7所示；气道30从出口处向内侧方向的内径变化趋势为：先变大-后变小；密封环62外端抵接在气道30出口处内径转折处，这里所述的气道30出口处是指与喇叭状的管路部分对应的气道30部分，排气管64的下端高于气道30出口端设置；这样的设置形式避免了密封环62因重力原因和/或气压原因掉入排污管道内，并造成浮球61受到污水冲击而损坏的问题发生；这样的设置形式避免了密封环62因受到浮球61的间接带动而上升移动的问题，以及因上升移动带来的密封不严的问题发生。

具体实施例三：与具体实施例一不同的是，气囊53固定连接在挡板下端与浮板52上端；这样的设置形式可以使得气囊53可以受到浮板52下降而拉伸，使得气囊53在膨胀时可以膨胀至比自由状态还要大的形态，使得低压区的气压更低。

具体实施例四：具体实施例二与具体实施例三的结合。

具体实施例五：顶升驱动除了如具体实施例一所述的设置手段外，还可以设置成与变压驱动一样的形式，即至少由顶升气囊、顶升浮板、顶升挡板构成；顶升气囊、顶升浮板、顶升挡板的连接方式和工作原理与变压驱动中的部件的连接方式和工作原理相同；在本实施例中顶升驱动也位于水箱50内；

区别在于顶升气囊和气囊53的制造材料不同，顶升气囊和气囊53的弹性系数不同，顶升气囊相比气囊53而言更容易形变，或者在同等压力下形变程度更大，导致充气和出气速度更快；顶升驱动的各部件与变压驱动对应的各部件在水箱50内设置高度均相同，且大小尺寸也均相同；

或者区别在于顶升浮板和浮板52不同，顶升浮板下端与水箱50内下壁之间设有磁铁组，使得当水位下降时，顶升浮板下降更快，顶升模块40优先触发造成水封消失；磁铁组中位于水箱50内下壁的磁铁是电磁铁，可以改变相吸或相斥的状态，当顶升浮板要下降时更改为相吸状态，当顶升浮板要上升时更改为相斥状态；顶升驱动的各部件与变压驱动对应的各部件在水箱50内设置高度均相同，且大小尺寸也均相同。

Claims (9)

1.一种负压式吸气节水智能坐便器，包括开设有排污管道的座体、与座体连通的水箱，座体内开设有具有两个存水弯的排污管道，排污管道两个存水弯之间的管壁开设有气道（30），水箱内设有充放气模块，充放气模块通过气道（30）与排污管道连通以控制排污管道内的气压；其特征在于：位于排污管道下侧的下存水弯（20）的出口处的下侧的管壁为形变管壁，形变管壁由柔性或弹性材料制成；形变管壁的下侧设有顶升模块（40）；顶升模块（40）的输出端与形变管壁的下端抵接；顶升模块（40）与充放气模块的输出端连通以输入或输出气体，顶升模块（40）输入气体后输出端向上移动，顶升模块（40）输出气体后输出端向下移动，以改变下存水弯（20）的水封状态；

充放气模块包括水箱内的气囊（53）、与顶升模块（40）连通的顶升驱动；气囊（53）的排气管（54）贯穿水箱且排气管（54）的出气口位于气道（30）的出口处；顶升驱动包括压力感应器、气泵、控制器；压力感应器位于水箱内以感应水箱内的水压；气泵位于座体外侧并与顶升模块（40）连通以给顶升模块（40）充气或放气；控制器与压力感应器、气泵均电性连接，以获取水压数据并调节气泵工作状态；

所述坐便器的作业流程按顺序至少包括：1.水箱未出水，气囊（53）被压缩，气道（30）内保持高压，上存水弯（10）和下存水弯（20）保持水封；2.水箱出水，气囊（53）膨胀吸气，气道（30）内气压降低；3.水箱持续出水，顶升模块（40）作业，形变管壁向下形变，下存水弯（20）处的水封解除，气道（30）内恢复正常大气压；4.水箱持续出水，气囊（53）膨胀吸气，气道（30）内保持气压；5.水箱出水结束，顶升模块（40）作业，形变管壁向上形变，上存水弯（10）和下存水弯（20）保持水封，气囊（53）被压缩气道（30）内保持高压。

2.根据权利要求1所述的一种负压式吸气节水智能坐便器，其特征在于：气囊（53）受水箱内净水直接或间接的压迫和/或拉伸；气囊（53）由柔性或弹性的囊膜制成以构成与净水分离的腔室；气囊（53）内充满气体。

3.根据权利要求2所述的一种负压式吸气节水智能坐便器，其特征在于：气囊（53）置于密度低于净水的浮板（52）上端；浮板（52）浮在净水上；气囊（53）上侧设有固定的挡板；气囊（53）在水箱满水状态下，浮板（52）和挡板之间的距离小于气囊（53）在自由状态下的高度距离，以使气囊（53）抵接在浮板（52）和挡板之间并受到压迫排气；气囊（53）在水箱出水状态下，浮板（52）和挡板之间的距离大于或等于气囊（53）在自由状态下的高度距离，以使气囊（53）膨胀吸气。

4.根据权利要求3所述的一种负压式吸气节水智能坐便器，其特征在于：在水箱满水状态下，浮板（52）的高度位置低于水箱内净水液面的高度位置。

5.根据权利要求3所述的一种负压式吸气节水智能坐便器，其特征在于：气囊（53）固定连接在挡板下端与浮板（52）上端。

6.根据权利要求3所述的一种负压式吸气节水智能坐便器，其特征在于：水箱内设有下端开放的充放箱（51）；充放箱（51）与水箱内侧壁固定连接；充放箱（51）下端的高度位置高于水箱内底壁的高度位置以使净水进入充放箱（51）内；充放箱（51）上壁为挡板；浮板（52）与充放箱（51）内侧壁密封地滑动连接，以将充放箱（51）内侧分隔成独立的两个腔室；上侧的腔室放置气囊（53）。

7.根据权利要求2所述的一种负压式吸气节水智能坐便器，其特征在于：排气管（54）的出口处为喇叭状；排气管（54）的出口处内侧设有多个浮球（61）；排气管（54）的出口处的外侧设有配重块；配重块与浮球（61）之间固定连接有绳；绳穿过排气管的出口处的管壁；排气管的出口处的管壁开设有供绳滑动的轴向方向开设有滑槽；配重块的质量大于浮球（61）的质量；浮球（61）的密度小于净水和污水的密度；多个浮球（61）均始终位于排气管（54）的同一轴向高度位置；多个浮球（61）的直径之和大于排气管（54）的最小管径；浮球（61）位于污水中时受到的浮力大于自身重力与配重块重力之和。

8.根据权利要求2所述的一种负压式吸气节水智能坐便器，其特征在于：排气管（54）的出口处的外侧管壁固定地套设有密封环（62）；密封环（62）由弹性材料制成；密封环（62）的外径尺寸大于气道（30）对应内壁处的内径尺寸，以与气道（30）内壁密封配合；密封环（62）中部开设有仅允许气道（30）侧水流向排污管道侧的单向的通道。

9.根据权利要求8所述的一种负压式吸气节水智能坐便器，其特征在于：气道（30）从出口处向内侧方向的内径变化趋势为：先变大-后变小；密封环（62）外端抵接在气道（30）出口处内径转折处。