CN115697773A - 用于储水箱且具有与储水箱的集成无泄漏接口的子组件 - Google Patents

Abstract

一种用于储水箱(202)且与储水箱(202)组合的子组件(200)。该子组件(200)包括桶形部分(206)、密封件(214)和泵装置(32)。桶形部分(206)限定出内腔(212)和外壁(208)，并延伸穿过储水箱(202)顶部的孔。密封件(214)设置在桶形部分(202)的顶部，并且能够实现桶形部分(206)的外壁(208)和储水箱(202)之间的无泄漏密封。泵装置(32)位于桶形部分(206)的最低部分。

Description

用于储水箱且具有与储水箱的集成无泄漏接口的子组件

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年6月24日提交的第63/043,285号美国专利申请的优先权，该申请通过引用明确并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及例如用于休闲车和拖车的储水箱。更具体地，本公开涉及一种用于储水箱的子组件，其适于在无泄漏接口处与储水箱协作。本公开还更具体地涉及具有这种子组件的储水箱。

背景技术

本节中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并不构成现有技术。

共同转让的序列号为15/968,132的美国专利申请涉及一种用于休闲车(RV)或拖车的废水管理系统。例如，废水管理系统可包括用于容纳半固态人体排泄物的“黑水(blackwater)”箱、用于容纳来自水槽和淋浴的废水的“灰水(grey water)”箱以及“冲洗水(flushwater)”箱。序列号为15/968,132的美国专利申请的废水管理系统可适用于船只和其他车辆。

废水管理系统的储水箱(包括但不限于序列号为15/968,132的美国专利申请中所示和描述的系统)通常例如通过吹塑成型或滚塑成型来构造。非常希望这种储水箱的泵和其他子部件以无泄漏的方式连接到储水箱。

虽然已知的储水箱可能已经证明对于它们的预期目的是成功的，但是在相关领域中仍然需要持续改进。

发明内容

根据一个特定方面，本教导提供了一种用于储水箱且与储水箱组合的子组件。该子组件包括桶形部分、密封件和泵装置。桶形部分限定出内腔和外壁，并延伸穿过储水箱顶部的孔。密封件设置在桶形部分的顶部，并且能够实现桶形部分的外壁和储水箱之间的无泄漏密封。泵装置位于桶形部分的最低部分。

关于另一个特定方面，本教导提供了一种用于废水管理系统的储水箱。储水箱包括用于容纳流体的内部空间、储水箱顶部的开口、桶形部分、流入管道、流出管道、密封件和泵装置。桶形部分延伸穿过储水箱顶部的开口。流入管道将流入流体分散到储水箱的内部空间。流出管道从储水箱中排出流出流体。密封件设置在桶形部分的顶部，并且能够实现桶形部分的外壁和储水箱之间的无泄漏密封。泵装置位于桶形部分的最低部分，用于将流体泵出储水箱。

附图说明

本文描述的附图仅用于说明目的，并不旨在以任何方式限制本公开的范围。

图1是储水箱组件的局部分解图，该储水箱组件包括根据本教导的具有与储水箱无泄漏接口的子组件。

图2是储水箱长边的剖视图，子组件显示为组装并集成在储水箱内。

图3是放大剖视图，进一步示出了子组件的顶部和密封件，其限定出无泄漏接口，其中本教导的水箱接口在组装位置。

图4是结合本教导的子组件的储水箱组件的俯视图。

图5是本教导的子组件的分解图。

图6是本教导的子组件的长边的剖视图。

图7是本教导的子组件的另一个剖视图，其详细描述了泵装置。

图8是本教导的子组件的俯视图。

图9是根据本教导的子组件的另一个版本的俯视图，在子组件和储水箱之间具有无泄漏接口。

图10是图8的子组件的剖视图，示出了手动紧急排水件。

图11是结合一个或多个储水箱的示例性系统的高级框图，该储水箱具有根据本教导的带有对储水箱的无泄漏接口的子组件。

具体实施方式

下面的描述在本质上仅是示例性的并且不旨在限制本公开、应用或用途。应当理解，在整个附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部分和特征。

大体上参照附图，示出了根据本教导的适于提供与储水箱的无泄漏接口的储水箱的子组件并且大体上以附图标记200标识。示例性储水箱被示出并且大体上以附图标记202标识。

在说明本教导的子组件200的细节之前，有必要理解示例性的使用环境。参考图11的高层级框图，子组件200可以与例如在共同受让的序列号为15/968,132的美国专利申请中所示和描述的废水管理系统10的储水箱12、14、16一起使用。当装备有诸如系统10的废水管理系统的RV开始旅行时，清水箱16可能基本上或完全是满的。黑水箱12和灰水箱14可能基本上或完全是空的。系统10可包括用于感测储水箱12、14和16中液位的液位传感器30(如图11中的30A、30B和30C所示)，以及用于将液体泵出各个储水箱的各种泵32和用于引导液体流过各种管道的各种阀。此外，系统10包括控制单元36，用于控制系统10内废水的管理和液体流动以及用于清空废水箱18和20，以及用于其他功能。

例如，来自厨房水槽的厨房废水18和浴室废水20可被收集并储存在灰水箱14中。灰水箱14中的灰水可用于响应于用户的冲洗请求而冲洗马桶22。该灰冲洗水通过管道64输送至过滤器62。过滤器62从灰水中过滤固体，以产生用户视觉上可接受的马桶冲洗水。过滤后的灰冲洗水通过管道65输送到马桶22用于冲洗。

由过滤器62收集的固体可以通过管道66周期性地输送到黑水箱12。过滤器62还能够通过灰水混合管嘴80实现灰水混合循环，以更均匀地分配灰水和来自添加剂子系统54的添加剂来处理灰水，同时将过滤器62的过滤介质冲洗干净。在这点上，另一管道69从过滤器62延伸到灰水箱14。

软管或管道72可在黑水箱12和污水系统之间延伸。管道72可与阀26和泵32相关联。黑水储水箱12的阀26可具有通过黑水混合管道71和黑水混合管嘴82的闭合混合回路。黑水的混合对于避免黑水在水箱中沉淀是优选的。

黑水箱12和灰水箱14可以定期清空。例如，当黑水箱12已达到容限或当RV旅程已完成时，可能需要黑水箱12的这种排空。响应于用户输入，控制器38可以运行以打开与管道72相关联的阀26，从而提供黑水和污水系统之间的流体连通。黑水箱12排空后，管道64上的灰水泵32将灰水通过清洗喷嘴204泵入黑水箱12内，冲洗黑水箱12内壁，排空灰水箱14。然后灰水将从黑水箱12通过管道72流向污水系统。

RV废水管理的另一个示例更通用并且可以简单得多。RV废水管理系统通常应包括由黑水储水箱12限定的第一储水结构、由清水储水箱16限定的第二储水结构以及任选地由灰水储水箱14限定的第三储水结构。此外，RV废水管理系统可以包括手动或电动操作的阀、用于输送各种流体的管道以及用于排空储水箱的泵或排水件。子组件200可以包括在这样的示例性RV废水系统中。子组件200通常连接到储水箱202，其中储水箱202可以是例如图11中描绘的黑水箱12。

结合储水箱202并具体参照图6和图1进一步描述子组件200，子组件200通常可包括：具有外壁208和内壁210的大致桶形部分206，其限定出具有开放顶部的空腔212；位于桶形部分206的顶部的密封件214，其围绕空腔212的开放顶部；以及一个或多个开口，其允许与其他的储水箱相关部件连接，诸如泵32、液位传感器30、添加剂管嘴216、清洁喷嘴204、主入口管嘴218、出口管嘴220、排水件222和泵杯(pump cup)224等。该清单应被理解为是非穷尽的，因为子组件200可以更一般地仅包括这些部件的子集，还可以为此处未列出的其他组件提供接口。

密封件214在子组件200和储水箱202之间提供无泄漏接口，以便将流体容纳在储水箱202中。密封件214可以优选地由弹性聚合物制成，其可以制造成如图3和图6所示的O形环的形式。无泄漏接口可防止流体因过满或因储水箱202内的流体晃动而从储水箱202泄漏。晃动可能由例如在RV行驶时由于驾驶条件而导致的振动或速度和/或加速度的突然变化引起的。储水箱中的流体泄漏通常是令人不快的、恶臭的，并且通常会损坏RV的其他系统。

还应普遍理解的是，RV废水管理系统的储水箱(例如图中大体所示的储水箱202)在每个储水箱结构上具有大量连接件和接口，以便适当地分布各种废水系统流体。由于需要在生产线上将所有部件分别组装到储水箱结构上，而这些储水箱通常具有大容积(可能200L以上)，因此具有众多开口的传统废水储水箱设计通常会出现制造和组装困难。因此，希望通过在更小的通用接口零件(例如本教导所描述的子组件200)上预组装零部件来提高生产效率。例如，本教导的子组件200的容积可以是大约5L，这使得在生产线上将子组件200与其他废水系统部件连接起来比在同一条生产线上组装储水箱202更容易和更有效。因此，有利的是，较小尺寸的子组件200可以充当具有大量接口的必要废水部件体系与储水箱202之间的中间接口零件。

子组件200通过在生产过程中最小化加工步骤而表现出额外的制造优势。废水储水箱通常由塑料制成，并通过吹塑成型或滚塑成型的方式生产。吹塑成型和滚塑成型并不是特别适合连接件的集成，因为它们通常需要例如一个或多个二次生产步骤来开孔、制造螺纹和进行平滑处理。因此，对于传统技术，其希望最大限度地减少储水箱连接件的数量，以相应地减少二次生产步骤的数量。对于传统的储水箱，可能至少有8-10个零件需要通过几个不同的连接件安装在储水箱结构上。本教导的子组件200具有对储水箱202的单一连接件，这显著削减了所需的生产步骤。

通过吹塑成型或滚塑成型制成的储水箱通常具有大尺寸公差，这在储水箱和所安装的部件之间产生泄漏的风险。储水箱上的每个开口产生可能的泄漏路径，因此希望最小化开口的数量，以防止在连接点处可能的泄漏。运行温度高、使用时间长和驾驶引起的剧烈振动等因素增加了废水泄漏的风险。泵和相关的输出管道通常位于储水箱的最低点，以便在排放时能够完全排空储水箱。泵和储水箱之间的连接件以及储水箱和其他子部件之间的其他连接件在本领域中已知具有高泄漏风险。当储水箱最低点发生泄漏时，可能装满大约200升废水的储水箱可能由于废水泄漏到车辆中而空空如也。这种泄漏效应会对RV造成无法修复的损坏。

本教导提供了一种装置，其保持泵32和流出管道228位于储水箱202中的最低点，以便在排放时完全排空储水箱，同时使密封件214位于储水箱202和子组件200之间，位于储水箱202的最高点。在子组件200与泵32或流出管道228之间的废水泄漏的情况下，储水箱202内的废水将泄漏到桶形部分206的内腔212。由于密封件214是在桶形部分202的最高部分(具体参见图3)，废水永远不会泄漏到储水箱202和子组件200的废水组件的外部。因此，本教导防止RV由于废水泄漏遭受无法修复的损坏。

由于损坏或功能丧失而对任何储水箱组件部件进行维修在RV行业中非常普遍，并且在大多数情况下必须由经过培训的维修工程师执行。因此，相关的服务成本很高，所以优选将储水箱组件设计为便于维修。由于这些储水箱组件通常位于RV地板下方，因此难以接近储水箱及其所有子部件。在大多数情况下，地板上有一个舱口，可以从顶部接近储水箱组件。尽管如此，这些组件并不是沿竖直方向安装的，相反大部分都是沿水平方向安装的，这使得维修特别困难。在某些情况下，储水箱中还充满废水，这更加不便。所有这些原因导致与维修相关的工时增加。本教导在适用性方面提供了显著改进。子组件200沿图1中子组件安装方向箭头230的竖直方向组装，并且在发生任何故障时可以作为一个整体完整地取出。在图4中，子组件200显示为从顶部完全安装到储水箱202中。即使储水箱仍然充满废水，仍然可以移除子组件200，这是因为废水将没有路径泄露至储水箱202外。子组件200通过在竖直方向上安装的单个大密封件214和多个螺钉232密封至储水箱202。

在紧急情况下，或在长期储存之前，可能需要完全排空RV的各个储水箱。本领域已知的当前的储水箱在储水箱外侧具有可手动操作的阀。打开该阀可能是一项比较脏的工作，这是因为废物会立即流出储水箱。如图10所示，本教导的子组件200具有手动排水件222，其打开储水箱202外部的排水路径234。可以通过旋转排水旋钮236从子组件200的内部操作排水件。排水旋钮通过径向密封件238密封到桶形部分206，径向密封件238可以是O形环。排水旋钮236配备有与排水活塞244的外螺纹242相对应的螺钉内螺纹240。排水活塞配备有排水密封件246，其在排水活塞244和排水路径234之间进行密封。顺时针或逆时针旋转排水旋钮236迫使活塞232沿竖直方向在打开位置244A和关闭位置244B之间移动。在关闭位置244B，紧急排水件222与储水箱202之间关断。

RV的废水管理系统中使用的泵可以是例如离心泵、隔膜泵、叶轮泵。在本发明的这个特定实施例中，示出了离心泵，但是其他泵类型不排除在本教导之外。在传统的废水储水箱组件中，泵通过短管道与储水箱内部空间相连。如该实施例中所示的无泄漏集成储水箱接口的另一个优点是将泵32和流出管道228集成到桶形部分206中，这在图7的剖视图中具体描绘。示例性流出箭头248展示了由马达32驱动的流出流体向上通过流出管道228的方向。泵32具有包括用于驱动转子252的马达250、用于保护马达的马达壳体254、用于使液体移动的转子252、用于将移动液体从泵入口256引导至流出管道228的泵杯224以及泵密封件258的装置。将这些功能集成在桶形部分206中使得材料、所需零件和内置空间减少。它还消除了使用已知会缩小流动直径并因此降低泵效率的单独联接零件。

废水管理系统(例如系统10)及其简化版本具有非常不同的储水箱尺寸。由于储水箱位于车辆地板下方，因此储水箱的形状在很大程度上取决于RV的底盘和布局。不同的布局通常意味着不同的储水箱形状。本教导的子组件200的无泄漏接口为可以容易地安装在任何类型的储水箱形状中的所有子部件提供了一个集成的整体解决方案。此外，如图中大体所示的桶形部分202被设计成使得相同零件可用于系统10的黑水箱12和灰水箱14。这使得工程以及制造不同的RV布局的效率得到提高。应当普遍理解的是，在替代实施例中，储水箱202可以具有不同的形状并且仍然属于本教导的范围内。

现在将具体参照图5及其与图11的废水管理系统10的一般接口进一步描述子组件200及其各个开口。子组件200具有三个不同的流体入口和一个流体出口。第一流体入口是主流入管道260，其通过废水管理系统10的管道72从马桶22接收黑水，然后通过主入口管嘴218将黑水分散到储水箱202中。第二流体入口是清洁喷嘴204，它通过管道66从灰水箱14接收灰水，并将灰水喷洒到储水箱202的内壁周围。第三流体入口是可选的添加剂管嘴216，它经由泵32(在图11中用可选的虚线表示)从添加剂子系统54接收添加剂，用于处理黑水箱内的黑水。一个流体出口是出口管嘴216，其通过流出管道228接收来自泵装置32的流出流体。应当理解，子组件200可用于除了示例性废水管理系统10之外的其他废水管理系统。对于变型的示例，流体类型、管嘴样式和管道定向在其他废水管理系统中或在一个废水管理系统内的不同储水箱中可能不同。

子组件200通常由塑料(例如注塑的塑料)制成。为了进一步改进制造并减少系统中的零件数量，子组件200的零件可以被模制成一体。如图中大体描绘的，桶形部分206、主流入管道260和流出管道228优选地形成为一体塑料模制件。

进一步描述子组件200，该子组件可以包括液位传感器30，该液位传感器可以连接至浮臂262，用于感测储水箱202中的流体液位。液位传感器30因此可以将液位传递到控制单元，用于显示在显示器50上以帮助操作者计划何时排空储水箱202。在传统的储水箱中，浮臂和液位传感器需要与储水箱的单独接口，但子组件200允许简化制造并消除了对液位传感器30的单独接口的需要。

转向图9，子组件200的变型被示出并且通常被称为子组件300。鉴于子组件200和子组件300之间的相似性，相似的附图标记用于标识相似的元件。子组件300与子组件200的主要区别在于在流出管道228的端部结合了过滤器62，用于将固体从储水箱202的流出流体中滤出。子组件300的过滤器62具有两个出口，即出口管嘴220和较小的次级出口管嘴302，用于转移过滤后的流体。子组件300的不同之处还在于入口流体管嘴不具有软管倒钩配件，这是因为它们在子组件200中被描述为具有软管倒钩配件。因此，子组件300可以支持与子组件200不同的附件，用于管道将流体输送进出子组件300。子组件300是本教导的示例性替代实施例。

因此，现在可以理解，本教导提供了用于废水管理系统10的子组件200，其中子组件200包括许多接口和连接到储水箱结构12、14和16的连接件。每个储水箱可以例如配备液位传感器30、主入口管嘴218、清洁喷嘴204、添加剂管嘴216、泵32、过滤器62和紧急排水件208的全部或其中的一部分。在传统储水箱中，所有零部件都单独安装在储水箱结构上，导致生产效率低下、泄漏风险高、泄漏影响大且维修困难。无泄漏集成储水箱接口为传统储水箱中出现的所有这些问题提供了解决方案。

虽然已经描述了具体细节，但是本领域的技术人员将认识到在不脱离本公开的范围的情况下可以进行各种修改或变化。此处提供的一个或多个示例仅用于说明各种实施例，并不旨在限制本公开。虽然已经特别针对废水管理系统描述了子组件200，但是应当理解，本教导完全可以适用于其他应用。除考虑到相关现有技术所必需的限制外，说明书和任何权利要求应当自由地解释。

Claims (20)

1.一种用于储水箱且与储水箱组合的子组件，包括：

桶形部分，所述桶形部分延伸穿过所述储水箱顶部的孔并填充所述储水箱的部分内部空间，所述桶形部分具有限定出内腔的外壁；

位于所述桶形部分顶部的密封件，所述密封件在所述桶形部分的外壁和所述储水箱的孔之间提供无泄漏接口；以及

泵装置，所述泵装置设置在所述储水箱的内腔中并位于所述桶形部分的内腔的底部。

2.根据权利要求1所述的子组件，其中，所述密封件由弹性聚合物制成。

3.根据权利要求2所述的子组件，其中，所述密封件是O形环。

4.根据权利要求1所述的子组件，其中，所述桶形部分的外壁具有用于流入流体进入所述储水箱的流入开口和用于流出流体流出所述储水箱的流出开口。

5.根据权利要求4所述的子组件，其中，所述子组件还包括位于所述桶形部分中的流出管道，所述流出管道的第一端被配置成接收由所述泵装置从所述流出开口泵送的流出流体，所述流出管道的第二端用于从所述子组件中排出所述流出流体。

6.根据权利要求5所述的子组件，其中，所述子组件还包括位于所述桶形部分中的流入管道，所述流入管道的第一端连接到所述桶形部分的流入开口并且被配置成将流入流体分散到所述储水箱的内部空间，所述流入管道的第二端接收来自所述子组件外部的流入流体。

7.根据权利要求6所述的子组件，其中，所述流入管道的第二端和所述流出管道的第二端在所述桶形部分的内腔内。

8.根据权利要求6所述的子组件，其中，所述桶形部分还包括连接到用于排空所述储水箱的紧急排水件的连接件，所述连接件可从所述桶形部分的内部操作。

9.根据权利要求8所述的子组件，其中，所述连接件是可旋转到打开位置以从所述储水箱排出流体的双头螺栓。

10.根据权利要求6所述的子组件，其中，所述桶形部分由注塑的聚合物制成。

11.根据权利要求10所述的子组件，其中，所述桶形部分、所述流出管道和所述流入管道被制造成一体的塑料模制件。

12.根据权利要求6所述的子组件，其中，所述子组件还包括清洁喷嘴，用于将第二流入流体喷洒在所述储水箱的内壁上。

13.根据权利要求12所述的子组件，其中，所述子组件还包括混合管嘴，用于将第三流入流体分散到所述储水箱中。

14.根据权利要求13所述的子组件，其中，所述第二流入流体是灰水流体，所述第三流入流体是水处理添加剂流体。

15.根据权利要求12所述的子组件，还包括浮臂，所述桶形部分的外壁具有连接浮臂的孔，用于感测所述储水箱中的液位。

16.根据权利要求15所述的子组件，其中，所述浮臂连接到液位传感器，所述液位传感器通知控制单元关于在所述储水箱中的液体的液位，所述液位传感器位于所述桶形部分的内腔中。

17.根据权利要求6所述的子组件，其中，所述子组件还包括过滤器，用于滤除来自所述储水箱的流出流体中的固体。

18.根据权利要求6所述的子组件，所述泵装置包括用于从所述储水箱泵送流体的泵和用于将水从所述泵引导至所述流出管道的泵杯盆。

19.一种用于废水管理系统的储水箱，包括：

主要用于容纳流体的内部空间；

在所述储水箱顶部的孔；

桶形部分，所述桶形部分延伸穿过所述储水箱顶部的孔并填充所述储水箱的部分内部空间，所述桶形部分限定出内腔和外壁；

流入管道，用于将流入流体分散到所述储水箱的内部空间，

流出管道，用于从所述储水箱中排出流出流体，

位于所述桶形部分顶部的密封件，所述密封件在所述桶形部分的外壁和所述储水箱的孔之间提供无泄漏接口；以及

泵装置，位于所述桶形部分的内腔的底部，用于将流体泵出所述储水箱。

20.根据权利要求19所述的储水箱，其中，所述桶形部分、所述流出管道和所述流入管道被制造成一体的塑料模制件。

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