CN1193066A - 两级冲洗控制阀组件 - Google Patents

Abstract

一种用来冲洗卫生设备的控制阀组件包括一在冲洗循环开始时通过冲洗水流的爆发阀和一在爆发阀关闭后提供虹吸管重新密封水流的单独控制的旁通阀。爆发阀包括一定时套筒,它与升降活塞配合形成一定时腔室。一活塞安装环与升降活塞配合限定一旁通阀。启动计量阀组件打开爆发阀。当定时腔室在由小孔控制的速度下充填时,爆发阀关闭。在作用于旁通阀的压力差的作用下,旁通阀保持打开,提供虹吸管重新密封水流,直到计量阀组件再关闭。

Description

两级冲洗控制阀组件

本发明涉及一种改进的冲洗控制阀组件，它提供两个独立控制的流动级段，以便进行虹吸冲洗和虹吸管重新灌满。

商业和工业中的水系统、诸如用于宾馆、工厂、机场等处的水系统具有比住宅水系统高的流量。在这些高流量系统里，一般装备有没有重力冲洗水箱的抽水马桶。换句话说，卫生设备通过叫做冲洗计量器或计量阀的阀组件冲洗。在抽水马桶冲洗循环中，首先，需要大量的水流来进行虹吸管的冲洗操作或清洁设备。然后，需要少量的水流来重新密封设备的虹吸管。小便池的冲洗操作基本相同，除了小便池的冲洗操作比抽水马桶的冲洗操作需要较少的水量之外。

典型的冲洗计量阀包括一单一的、慢速的隔离阀，它被加工成与一固定的阀座相配合，以便提供一较大的初始冲洗水流，然后提供一较小的虹吸管重新密封水流。美国专利第4,662,602号公布了冲洗计量器或计量阀的一个例子。在美国专利第4,662,602号中公布的计量柱塞78是单个阀件的一个例子，它被制成可提供初始的虹吸冲洗水流和继后的虹吸管重新密封水流。

使用单个阀结构进行冲洗和虹吸管重新密封兼顾了需要，并对两个分离的功能来说提供了最优化的设计。但已知的冲洗计量阀的缺点是，它们不能获得虹吸冲洗水流和虹吸管重新密封水流之间的清晰界限。单个阀结构固有的水流之间的逐渐转换除了没有足够的冲洗水流以获得稳定的、可靠的设备冲洗外，还可能造成水的浪费。

本发明的一个重要目的是提供一种改进的阀组件，以冲洗设备和重新密封设备虹吸管。另一个目的是提供一种冲洗控制阀组件，其中，虹吸冲洗操作和重新密封操作是完全分开的，并被单独地调整到最大的操作有效性和最小的水使用率。还有一个目的是提供一种冲洗控制阀组件，它能克服过去使用的计量阀和冲洗计量器的缺点。

简单地说，按照本发明，提供一种阀组件，它能供应水以冲洗卫生设备和重新密封卫生设备的虹吸管。该阀组件包括一启动冲洗循环的致动器，以及一连接在供水器和卫生设备之间的、可在关闭位置和打开位置之间进行操作的爆发阀。该爆发阀具有一相对无阻碍的流动路径，以便提供比较大量的设备冲洗水流给卫生设备。为了响应由致动器启动的冲洗循环，爆发阀打开。第一调整装置在第一流量的设备冲洗水流动经过爆发阀后关闭爆发阀。一旁通阀连接在供水器和卫生设备之间，并可在关闭位置和打开位置之间进行操作。旁通阀具有一相对受阻碍的流动路径，以提供相对少量的虹吸管重新密封水流给卫生设备。在爆发阀关闭后，旁通阀保持在打开位置上。第二调整装置在第二流量的虹吸管重新密封水流进入卫生设备后关闭旁通阀。

通过对下面由附图显示的本发明的较佳实施例的详细描述，可清楚地了解本发明及上述的和其它的目的和优点。

图1是一供水系统的一部分的简化的示意图，该供水系统包括一卫生设备和一按照本发明制造的冲洗控制阀组件；

图2是按照本发明制造的冲洗控制阀组件的侧视图；

图3是冲洗控制阀组件的垂直剖视图，其中，该组件处于关闭和备用位置；

图4是类似于图3下部的局部视图，它显示了在冲洗循环致动后不久的组件；

图4A是图4中的零件放大后的局部视图，它显示了旁通阀部分打开；

图5是类似图4的视图，它显示了组件在冲洗循环后给卫生设备存水弯管提供重新密封水流；

图5A是类似图4A的视图，它显示了旁通阀完全打开；

图6是类似图4和5的视图，它显示了组件复原，以备另一个冲洗循环；

图7是图2-6中的组件的零件的分解的、等角仰视图；以及

图8是图7中看到的零件的分解的、等角俯视图。

现在参看附图，图1描述了水系统10，它包括卫生设备12和体现本发明原理的冲洗控制阀组件14。与图2-8显示的组件14的详细结构相比，图1的显示是简化的和示意的。对图1中的结构的初步介绍将有助于理解下面与图2-8有关的详细描述。

水系统10具有足够高的流量，从而可冲洗虹吸冲洗设备12，而且不需要那些在低流量、住宅用的水系统中常可见到的储水箱。在图1中示意显示的卫生设备12是一抽水马桶，它具有便桶16，带下冲口20的边沿进水管18，以及自便桶16延伸至下水道24的虹吸管22。

冲洗控制阀组件14具有一与高流量压力水供应器28连通的进口26和一与卫生设备12的边沿进水管18连通的出口30。当冲洗循环的操作通过致动器32开始时，阀组件14首先提供稳定爆发的大量水来冲洗卫生设备。该冲洗水流入便桶16，通过虹吸管22的虹吸作用使便桶排空。在虹吸冲洗后，组件14提供稳定的少量水来重新灌满虹吸管22，直至到达虹吸管溢流堰34的水平。当稳定量的重新密封水输送完毕，阀组件14中断向设备12的流动，并复原，以备下次重新循环。

阀组件14包括一提供设定的爆发冲洗水的爆发阀36，一提供虹吸管重新密封水的可控制流速的旁通阀38，和一当设定量的水输送完毕时中断重新密封水的计量阀组件40。

计量阀组件40在1995年10月30日提交的、序列号为08/549,999的、悬而未决的美国专利申请里有详细的介绍，这里被参考引用，这对于理解本发明是需要的。计量阀组件40具有一壳体42，而壳体42具有一进口44和一出口46。通过操作致动器32打开控制机构和阀系统48，从而允许不受约束的水流从进口44流到出口46。流动通过阀组件40的水流由一涡轮叶轮50测量，而涡轮叶轮50通过齿轮组件52与控制机构和阀系统48连接。在预定的、严格测量的水流动经过组件40后，控制机构和阀系统48重新关闭，从而停止经过计量阀组件40的流动。

爆发阀36包括一形成于阀体56上并与出口30连通的阀座54。定时套筒58包括一阀部分60，当阀关闭时，阀部分60与阀座54接触。定时套筒58可在阀体56内、在下面的阀关闭位置和上面的阀打开位置之间移动，如图1所示。定时套筒58具有一内部定时腔室62，并包括一外侧限流结构64，以便在爆发阀打开时，在进口26和出口30之间提供一流动限制。

在定时套筒58上方安装着升降活塞66，它可滑动地位于阀体56内。在阀体56内有一形成于升降活塞66上方的升降室68，它与计量阀组件的进口44连通。旁通阀38控制自进口26至计量阀组件40的进口44、经过升降活塞66的流量。升降活塞的一部分70滑动地位于定时套筒58内，并限定定时腔室62的上端。在部分70上的小孔72允许向定时腔室62的受限制的流动。

在正常的、备用或静止的情况下，计量阀组件40被关闭，而爆发阀36在阀部分60与阀座54接触的情况下也被关闭。升降活塞66在最下面位置上。定时腔室的容积减少到最低程度，而升降室的容积增加到最大程度。旁通阀38被关闭。阀体56的内部(包括升降室和定时腔室)由于通过进口与供水器28连通而处于进口压力下。

为了开始一个冲洗循环，操纵致动器32，以便通过打开控制机构和阀系统48而允许水流经过计量阀组件40。在计量阀组件的进口44处的压力与在升降室68里的压力一起突然下降，从而使升降活塞66迅速上升至图1所示的上部位置。

水被收集在定时腔室62里，而定时套筒58也与升降活塞66一起被提拉到图1所示的上部位置上。这样，通过从阀座54上移离阀部分60而迅速和完全打开爆发阀36。升降室68的容积减少到最低程度。大量爆发的水流从进口26到达出口30，然后进入设备12，以冲洗该设备。

流过爆发阀的水量由爆发阀的机械特性、包括定时腔室62的容积和小孔72的相对大小、以及由限制结构64施加的限制进行调整。结果，可使流量适合于任何具体的设备所要求的虹吸冲洗，这样，既可获得有效的操作，又可避免水的浪费。

由于流过限制结构而在定时套筒58上产生的压降迫使定时套筒58向阀门关闭位置移动。因此，定时套筒58相对升降活塞66向下移动。由于小孔72的限流作用，向下方向的移动是逐渐进行的。当水通过小孔72进入腔室62时，定时腔室62只能膨胀，从而允许定时套筒58向下移动。在这逐渐向下移动过程中，定时套筒58保持平衡，并且在可能的进口水压的整个范围里，经过限制结构64到出口30的流量大于通过小孔72并进入定时腔室62的流量，但直接与其成正比。依一定尺寸制造小孔，以选择所需要的流量通过出口30。当爆发阀38提供经过严格调整的水量时，定时套筒58到达它的最低位置，而爆发阀关闭。

旁通阀38与升降活塞66有关。当计量阀组件40打开，并当旁通阀38也打开时，来自进口26的水通过旁通阀。再通过计量阀组件40到达出口30，并到达设备12。

旁通阀38通常被置于关闭位置上。为了响应旁通阀38上的压力差，旁通阀38打开，允许来自进口26的水流人计量阀组件40。在升降活塞66到达它的最上面位置后，作用在旁通阀38上的压力增加。当定时套筒58到达它的最下面位置、从而关闭爆发阀36时，作用在旁通阀38上压力差更增加，并使旁通阀38保持完全打开。旁通阀38的流动特征以及相关的结构是这样的，流量被限定在一低容量上，以便在虹吸冲洗操作后足以重新灌满和重新密封设备虹吸管22。

虹吸冲洗流动和重新密封流动是分开和独立地进行调整和控制的。计量阀组件40调整虹吸管的重新密封流动的流量。当通过计量阀组件40的总的流动到达一预定值时，计量阀组件40关闭，从而终止从冲洗控制阀组件14向设备12的流动。流量可严格地适合于具体的设备12的虹吸管重新密封要求，也可单独地适合于虹吸冲洗要求。当到达最佳的虹吸流量时，爆发阀36完全关闭，在虹吸冲洗流动和虹吸管重新密封流动之间有一个清晰的界限，从而不会浪费水，而这种浪费来自于流动方式的逐渐变化。

现在参看图2-8，它们详细描述了冲洗控制阀组件14的较佳实施例的结构。组件14包括一具有盖子82和底座84的壳体80，包括外壳86、出口管88和活塞缸90的阀体56固定在底座84上。进口26包括一环绕着活塞缸90、并与外壳86的进口配件92自由连通的环形区域。出口30包括由一外周区域30B包围着的中心区域30A，这两个区域均在出口配件94内。一毂96固定在底座84上。在毂96上的开口98限制通过旁通阀38的流动速度。

升降活塞66、定时套筒58和活塞安装环100安装在阀体56内，并可轴向垂直移动，而活塞安装环100和升降活塞66一起形成旁通阀38。固定在毂96下面的弹簧102提供一向下的力给升降活塞66。

定时套筒58的限流结构采用若干环绕套筒体的外周排列的轴向肋64形式(见图7和8)。除了提供从进口26向中心出口30A的流动限制外，这些肋还为定时套筒定中心并引导定时套筒在出口管88内的轴向移动。爆发阀36包括一通过密封固定件104固定在定时套筒58下端的密封件60，它阻止向外流动，从而在爆发阀36关闭时防止水锤作用。固定件104具有肋106，它们引导定时套筒58到其最下面位置，并在非旋涡轴向流动方向上引导水流通过出口30A。

为了用于需要较小爆发流量的设备、诸如小便池里，可使固定件104轴向向下延伸，从而使它不脱离出口30A。这将限制通过冲洗控制阀组件14的流量。

升降活塞66包括一可滑动地位于定时套筒58里的从属套管108。一套筒密封件110通过固定件112固定在定时套筒58的上端，从而密封定时腔室62。导流片114包括突柱116(图7)，它被压人在壁70上的有孔的毂118(图8)里。小孔72是在突柱116上的一条槽(图7)。在毂118上螺旋形表面(图8)使得小孔尺寸可以控制，这是通过相对毂118成角度地放置导流片114而实现的，这样可改变槽72的暴露程度。小孔尺寸的这种调整允许爆发阀流量适合于具体的设备要求。

活塞安装环100环绕着升降活塞66的上部，并可相对升降活塞66轴向移动。活塞安装环的上部包括向外延伸的阀座部分120和向上延伸的止动环122。升降活塞的上部包括一向外张开的边沿124，它作为阀件，并与阀座部分12配合形成旁通阀38，如图4A和5A所放大显示的。在边沿124下方的活塞套筒密封件126使进口26与升降室68隔离。

图3显示了组件处于开始的备用位置上。计量阀组件40被关闭，在进口44和出口46之间没有流动。爆发阀36和旁通阀38被关闭。来自进口配件92的进口压力存在于进口环形部分26里。进口压力通过在活塞安装环100下边缘上的泄放槽130(图7)与活塞安装环100的内部连通。在阀座120上的泄放槽132(图8)允许进口压力进入升降室68。

进口126通过滤槽134与小孔72连通，而滤槽134延伸通过升降活塞66，并沿着导流片114和套管108之间的间隙延伸。进口压力通过小孔72与在导流片114下面区域里的定时腔室62连通。出口30A处于低压力上，在定时套筒上的压力差和由弹簧102施加的力使定时套筒58、升降活塞66和活塞安装环100保持在它们的最低位置上。

启动致动器32，以便开始一个冲洗循环。当计量阀组件40打开，在进口44处的压力下降，而通过计量阀组件的流动放空升降室68。升降活塞66和活塞安装环100迅速向上移动，打开爆发阀36，从而允许相当大量的水流冲洗虹吸设备。弹簧102的力和由活塞66和安装环100上的压力差形成的力使安装环100紧抵着活塞66，并使旁通阀38保持关闭。

定时套筒58随升降活塞66上升。由于小孔72的限流作用，定时腔室62的容积不会迅速变化，因此，定时套筒不会相对升降活塞66迅速移动。

当爆发阀36打开，水流过在肋64之间的进口26，并通过出口30A。肋64允许大容量的冲洗流动，但施加一个流动限制，从而足以形成一个迫使定时套筒58相对升降活塞向下移动的力。由于定时腔室62通过小孔72慢慢灌满，因此这种相对移动是逐渐进行的。当升降活塞66和活塞安装环100到达它们的最上面位置，如图4所示，定时套筒相对升降活塞向下移动，但只是它的全部移动范围的一部分，而爆发阀36依然打开。在该最上面位置，活塞安装环的止动环122紧抵着毂96的边沿136。

当活塞安装环100到达它的最上面位置时，作用在升降活塞上的压力使旁通阀略微打开，如图4A所示。由此，允许少量的水流过计量阀组件到达出口30B。此外，由于升降活塞66向上移动，来自升降室68的水到达出口30B。然而，用来冲洗设备的大量的水(超过百分之九十)是由通过爆发阀36的流动提供。

当定时套筒66逐渐下降时，爆发阀36依然保持打开。图4显示定时套筒在该移动的中间位置上，过一些时候，活塞安装环停止，而旁通阀部分打开。

当定时套筒靠近它的最下面位置时，肋106进入出口30A，然后，密封固定件阻止水流通过出口30A。如图5所示，定时套筒66回到其最下面的位置，而爆发阀关闭。由组件14输送的水量在进口压力的广泛变化变化范围内是非常稳定的。冲洗水流的独立控制提供了一清楚限定的冲洗水流持续时间，从而不会逐渐变化，也不会浪费水。通过改变小孔72的尺寸可使流量适合于具体的设备的冲洗要求。

虽然定时套筒向下移动，但由于小孔72防止定时腔室62的容积迅速改变，故由通过肋64的流动产生的向下力作用在升降活塞上。结果，旁通阀不能更多地打开(图4)。当爆发阀36关闭，并且通过肋64的流动被停止，引起向下力的流动也停止。结果，旁通阀38移动到完全打开位置，如图5A所示，而水流动通过计量阀组件40和出口30B，以重新灌满设备的虹吸管。在毂96上的小孔98将该流动限制到一速度，以适合于重新密封设备的虹吸管。

当来自旁通阀38的预定量的水流动通过计量阀组件40时，计量阀组件40关闭。该重新密封的流量将独立于通过爆发阀36的虹吸冲洗流量的调整而被调整，并能适合于设备的具体要求。当计量阀组件关闭，所有来自冲洗控制阀组件14而朝向设备的流动将停止。

在计量阀组件关闭后，升降活塞66和活塞安装环100在回复弹簧102的作用下逐渐向下移动，如图6所示。这些零件回到它们的初始位置，如图3所示，以备下一次冲洗操作。槽132允许水逐渐流入升降室68。来自定时腔室62的反向流动回冲小孔72。

虽然参考附图所示的本发明的实施例详细描述了本发明，但这些细节并不是用来限制由附后的权利要求书要求保护的本发明的范围。

Claims (9)

1.一种阀组件，它在冲洗循环过程中提供水冲洗一卫生设备，并提供水重新密封该卫生设备的虹吸管，所述阀组件包括：

一启动冲洗循环的致动器；

一连接在一供水器和卫生设备之间的爆发阀，它可在关闭位置和打开位置之间进行操作；

所述爆发阀具有一相对无阻碍流动路径，以提供比较大量的设备冲洗水给卫生设备；

打开所述爆发阀的装置，以响应由所述致动器启动的冲洗循环；

第一调整装置，在第一流量的设备冲洗水经过所述爆发阀后关闭所述爆发阀；

一连接在供水器和卫生设备之间的旁通阀，它可在关闭位置和打开位置之间进行操作；

所述旁通阀具有一相对受阻碍流动路径，以提供相对少量的虹吸管重新密封水流给卫生设备；

在所述爆发阀关闭后使所述旁通阀保持在所述打开位置的装置；以及

第二调整装置，在第二流量的虹吸管重新密封水流进入所述卫生设备后关闭所述旁通阀。

2.如权利要求1所述的阀组件，其特征在于，所述爆发阀和旁通阀在所述供水器和卫生设备之间以平行流动关系连接。

3.如权利要求1所述的阀组件，其特征在于，还包括一具有一进口和一出口的阀体，以及一可移动地位于所述阀体里的定时套筒，所述爆发阀包括一在所述阀体上的、固定的阀座，以及一在所述定时套筒上的可移动的爆发阀零件。

4.如权利要求3所述的阀组件，其特征在于，还包括一升降活塞，所述第一调整装置包括一形成于所述定时套筒和所述升降活塞之间的定时腔室，以及一使所述定时腔室和所述进口互相连通的小孔。

5.如权利要求4所述的阀组件，其特征在于，所述第二调整装置包括一连接在所述升降室和所述出口之间的计量阀组件，所述计量阀组件包括因响应由所述致动器启动的冲洗循环而允许流动、和在通过经测量的水流后停止流动的装置。

6.如权利要求5所述的阀组件，其特征在于，所述旁通阀包括升降活塞和一相对所述升降活塞可移动的活塞安装环。

7.一种阀组件，提供经调整的水量给卫生设备等，所述阀组件包括：

一阀体，具有一进口和一出口，一从所述进口到所述出口的流动路径，以及一环绕着所述出口的阀座；

一阀件，安装后可相对所述阀体、在关闭位置和打开位置之间的所述流动路径内移动，所述阀件具有可在所述关闭位置与所述阀座接触的密封装置；

所述阀件和阀体限定一在所述流动路径里的限流结构，以对应流动经过所述流动路径而产生一压降，迫使所述阀件朝向所述关闭位置；

一致动器组件，使所述阀件从所述关闭位置移动到所述打开位置；

一包括所述阀件并限定一定时腔室的装置，当所述阀件从所述打开位置移动到所述关闭位置时，所述定时腔室的容积改变；以及

一限流小孔，它使所述流动路径和所述定时腔室互相连通，以便通过控制所述定时腔室的容积变化来控制所述阀件向所述关闭位置的移动。

8.如权利要求7所述的阀组件，其特征在于，所述致动器组件包括一与所述阀件配合的升降活塞，以限定所述定时腔室。

9.如权利要求8所述的阀组件，其特征在于，包括所述升降活塞的装置限定一升降室，而所述致动器装置包括控制所述升降室与所述出口连接的阀装置。

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