CN1224763C - 抽水马桶的体积控制设备 - Google Patents

Abstract

一种用于压力抽水马桶(10)的可拆卸的体积控制设备(140)，包括在两端开口的通常直立的圆柱形插入件(150)，在其底缘(152)中具有多个槽(154)，从抽水马桶(10)的环形阀座(108)悬伸出的凸缘(142)带有多个由它悬伸出的悬垂片(144)。该悬垂片(144)与插入件(150)的槽(154)啮合，使得插入件(150)位于抽水马桶的冲洗阀(110)的周围，从而防止系统中的一部分水流入马桶。

Description

抽水马桶的体积控制设备

发明领域

本发明涉及一种用于加压抽水马桶冲洗系统的体积控制插入件，它减少了抽水马桶冲洗时的用水量，与此同时还保持流出物的运输效率最大。

本文所披露的用于加压抽水马桶的体积控制设备是对披露于1980年11月18日公开的专利4233698和于1999年10月26日公开的专利5970527中的系统所作的改进。

发明背景

保护水资源是一项环境指标，国家已对许多地区的家庭用水量进行了严格控制。加压抽水马桶冲洗系统对保护水资源作出了显著的贡献，这是因为它们在实现相对小的耗水量的同时还高效率地运输流出物。

已知的加压抽水马桶系统一般由一个水容器、一个冲洗阀和一个冲洗阀致动器构成。这些部件被设置在常见抽水马桶的内部。加压的抽水马桶是由常见清水供应系统的水压供能的。

在操作中，当冲洗后关闭的水容器中的水位上升时，水容器内的空气被压缩。当容器中的水压与供水管线的压力相等时或引起压力调节器阀关闭时，如果供水管线的压力大于调节器所容许的压力值，那么水停止流入水容器中，并且系统处于可操作状态。当冲洗阀致动器受致动时，冲洗阀打开，于是水容器中的压缩空气迫使储存在其中的水以相当高的排放压力和速度进入抽水马桶，并以最小的耗水量冲走污物。

已知的加压抽水马桶冲洗系统已在市场上获得成功，但一般还可对其一个或多个操作性能进行改进。如果某些地区的清水供给系统具有足够让加压抽水马桶容易从抽水马桶抽出污物的压力，那么与可有效地将污物抽走的水量相比，指定的每次冲洗1.6加仑的水量便多了。并未采取什么措施来容易地改变每次冲洗循环中使用的水量，以及对水容器或冲洗控制机构作出复杂且成本昂贵的改进。

发明简介

本发明的抽水马桶体积控制设备是与加压抽水马桶冲洗系统一起使用的，它解决了上述问题。具体地说，该系统能够改变用于抽出污物的释放到抽水马桶中的水量，从而承受得住不同压力的清水供给。该加压抽水马桶的冲洗操作不是致动器下压时间的函数。因此，当抽水马桶由具有最小静压(20PSI)的清水系统供给水时，本发明的体积控制插入件使得每次冲洗循环中进入马桶中的水量减少。与之相比，具有低效马桶和/或较小供水压力的系统可以这样操作，即不用安装体积控制设备或使体积控制设备处于最小高度，从而在每次冲洗循环中迫使计划的最大水量进入抽水马桶。

这样设计体积控制设备，即不用更换水容器就能容易地使之安装在上述的加压抽水马桶中。另外，本发明的体积控制设备可压配合到现有水容器底部的凸缘上，并不需要安装紧固件或其它金属构件。

本发明的又一目的在于使体积是可变的，从而根据特定抽水马桶的液压特性使任何马桶可转换为任何冲洗体积。

本发明的上述特征根据特定系统的液压装置，能有效地抽出并排出污物，同时还使用水量达到最小。每次冲洗循环中包含在容器中的一部分水被“退回”，从而减少了整体的用水量而不损害冲洗系统的完整性。

附图的简要说明

图1是本发明环境中改进的加压抽水马桶冲洗系统的立视图；

图2是沿图1的箭头“2”方向所示的顶视图；

图3是沿图2的线3-3所示的、完全充水的冲洗系统的视图；

图4是示出图3的圆环“4”内部的视图；

图5是与图3相似的、在启动冲洗操作时的视图；

图6是与图3相似的视图，其中安装了本发明的体积控制设备；

图7是本发明体积控制设备的立视图；

图8是沿图7的线8-8所示的视图；

图9是本发明一替换实施例的立视图；

图10是沿图9的线10-10所示的本发明的视图；

图11是本发明一替换实施例的局部视图。

本发明优选实施例的详细说明

如图1、2和3所示，一个加压抽水马桶冲洗系统10与一个常见抽水马桶水箱12一起操作，其中该加压抽水马桶冲洗系统10说明了本发明的环境并在美国专利5970527中得到充分公开。该系统10的主要部件是一个水容器14、一个内部冲洗阀组件16和一个总管道18，其中该总管道18包括一个整体式冲洗阀致动器22、一个水压调节器24和一个进气调节器25。

水从一个加压源(未示出)被输送到系统10，并通过一个入口导管27和真空破坏器28不受限制地向上流动，从而从侧向上流到总管道18。水在系统的压力下通过导管27自由地流到总管道18，经调节后又流到冲洗阀组件16和水容器14，这将在下面进行描述。

水容器14包括一对垂直叠放的半区段32和34。水容器14的上区段32具有一对向下延伸的隔板35和36，只要水位位于该水容器14的区段32和34之间的焊接点上方(这是两次冲水之间的典型情况)，那么该隔板35和36便分别建立起相隔离的腔37和38，这将在下面进行描述。因此，因为腔37和38内用于启动系统10的压缩空气是隔离的，所以冲洗阀组件16上部的泄漏将不会在系统10内引起积水。

总管道18包括水压调节器24、进气调节器25和冲洗阀致动器22，它安装在水容器14的上区段32上。

从图4可最好地看出，总管道18上的整体式进气系统25包括一个承受盖帽44的外螺纹安装接头42。该盖帽44在其中具有一个孔46，其圆周作为球阀48的阀座。该阀48通常由总管道18内的水压偏压在闭合位置。不过，当水容器14中的内压在冲洗循环的排放阶段中减少到预定的最小值(例如为2PSI)时，进入水容器14的合成水流便产生了穿过阀48的空气压差，从而实现阀的打开和水流中补充空气的引入，以自动调节的方式补充水容器14中的空气。

一个管状套50向下延伸到总管道18中通向水容器14的孔52中，从而将空气引入流到水容器14的水流中。进气系统也起到真空破坏器的功能，从而在有压力损失时防止水从系统10回流到供水系统。

总管道18上的水压调节器24为管状结构，并且在其上具有一个端盖64。十字形截面的球阀扣环66被设置在该端盖64的内部，用来支承球阀68。当水容器14的内压较低时，该阀68通过系统水压被偏压在一个压力调节活塞71的管状部70上的环形座69。同样地，第二球阀72支承在一个十字形截面的第二扣环74中。当水容器14的内压降到预定压力之下时，活塞71便在调节弹簧76的偏压下远离端盖64，从而允许水流过球阀68，且从那里流过球阀72，从而分布到冲洗阀16和水容器14，这将在下面进行描述。

如果在供水中有压力损失，球阀68和72便移动到附图的左边，分别靠在端盖64和活塞71上的环形座78和79上，从而防止水从水容器14回流到系统。

总管道18还包括冲洗阀致动器22，该冲洗阀致动器22包括一个圆柱状壳体80，它带有一个设置在其内部的手动操作的滑阀轴(spool)82，该滑阀轴82以轴套84为轴滑动。该滑阀轴82支承一个通常安置在阀座86上的阀85。一个针形阀87被支承在滑阀轴82的一端上，以便延伸到壳体80的孔88中，从而限定一个环形水入口孔的区域，其中该环形水入口孔控制冲洗阀16的水流量。

冲洗阀致动器22的滑阀轴82克服弹簧92偏压的运动使阀85从其座86移开，从而通过孔94使冲洗阀16的上部腔“C”与压力释放管96之间连通，从而开始冲洗，这将在下面描述。管96与抽水马桶(未示出)中的环境压力相通。

从图3可最好地看出，冲洗阀组件16包括一个垂直定向的冲洗阀滚筒100，该冲洗阀滚筒100具有一个与总管道18邻接的上端部102。该滚筒100的下端部106终止于在水容器14的下壳体34中的排水通道109的锥形阀支持面108，但尚未达到该锥形阀支持面108的位置。水通过该通道109从水容器14的流动是受一个O形阀110控制的，该O形阀110由一个冲洗阀活塞116的杆114支承着。

活塞116的上端部118为杯状结构，并向上延伸到接近冲洗阀滚筒100的上端102预定的附近地方，例如0.4英寸，从而活塞116的向上运动被限制在0.4英寸。

冲洗阀活塞116在其上面具有一个弹性活塞环130，该弹性活塞环130起密封滚筒100的作用，从而将滚筒100分成上部腔132和水容器14的主腔134。该活塞116在其中心设置有一个阀136，该阀136通常密封其中的一个孔138。在上部腔132中出现过压情况时，阀136克服弹簧139的作用而打开，从而让该上部腔132通气。例如在45PSI压力下的上部腔132的轻微通气使得在上部腔132和水容器14的主腔134之间产生压差。因此，冲洗阀活塞116开始上升，这便使水容器14的主腔134中的压力减小。起初，当反复产生压差时出现振动，最终压差在两个腔中达到平衡，因而防止了水容器14的主腔134中的压力超过预定的压力值，例如80PSI。

在操作中，如图3所示，水容器14在例如22psi压力下完全充满了空气和水，并且系统10准备好进行冲洗。具体地说，区域A、B、C和E处于22psi的压力下。区域D和F处于大气压力下。

图5示出了冲洗操作开始时的情况。当压下冲洗阀致动器22的致动器滑阀轴82时开始冲洗，使得区域“C”中加压的水通过该致动器22被排放到区域“D”中，进而排放到区域“F”中。在区域“E”和“C”之间产生的压差迫使冲洗阀组件16的活塞116上升，从而形成放水通道，使区域“E”中的水通过排放孔109排到区域“F”处的抽水马桶中。应该注意，冲洗阀组件16的活塞116上升例如0.40英寸，仅从区域“C”排放相应的水量。这一水量被确定为能通过冲洗阀致动器22在1/4秒内排放的水量。因此，每次冲洗完后需要对区域“C”填充相同量的水，并使得冲洗阀110密封，而无论冲洗阀致动器22的轴82被压下的时间是否超过了1/4秒。

随着冲洗的进行，区域“E”内的压力开始降低，从而使调节器24开始打开，并且水开始通过区域“A”流到区域“B”和“C”，当容器“E”内的压力为零时，流过区域“A”和“B”的水流量达到最大。

当抽水马桶的充水完成时，冲洗阀110关闭，并且水容器14的填充和加压开始。当获得这一条件时，所有流过区域“A”的水流便通过区域“B”转移到水容器14的区域“E”中。应该注意，当冲洗阀组件16的活塞116处于闭合位置上并且区域“C”充满水时，空气导流器25因为区域“A”、“B”、“C”和“E”中的压力增大而关闭。

在本发明的一个优选结构实施例中，图6示出了一个体积控制设备140，它与本文中披露的加压抽水马桶冲洗系统10一起操作。在图6、7和8中可最好地看出，该体积控制设备140包括一个环形凸缘142，该凸缘142悬在环形阀座108上，并具有许多向上延伸的周向上相互间隔的悬垂片144。该体积控制设备140还包括一个直立的圆柱插入件150，该圆柱插入件150的顶端和底端均是打开的，并具有一个带有许多环向间隔的槽154的底缘152，其中这些槽154与环形阀座108上凸出的悬垂片144相啮合。

在图9和10所示的本发明的一替换实施例中，环形阀座108具有一个从它悬伸出的环形凸缘142，该凸缘142具有一个围绕其圆周设置的槽口160。另外，插入件底缘152的圆周在尺寸上与所述环形凸缘142的槽口160相啮合。在本发明的任一实施例中，插入件150与环形凸缘142相互压配合，从而提供一个设置在冲洗阀杆114周围的通常为圆柱形的密闭墙(dam)。没有必要使压配合的插入件150与环形凸缘142形成不透水密封，只要在再充填水的阶段中该凸缘和插入件150之间漏水的速度小于流入水箱12中的水流速度就行了。

在操作中，当抽水马桶10进行冲洗时，本发明严格地限制水箱12下部中的插入件150的上边缘下方的水流过通道109，从而减少加压冲洗中消耗的水量。本发明适用于现有抽水马桶的应用场合中，包括不加压的抽水马桶，最大程度地减少了安装工作和经费。在一个示范性的应用场合中，插入件150体积的大小被设计成退回大约0.6加仑的水，从而将每次冲洗1.6加仑水的系统转换成每次冲洗1加仑水的系统，在本发明使用寿命的基础上节约了惊人的水量。

在图11所示的本发明又一替换实施例中，通常为圆柱状的插入件150具有一个中心部170，该中心部170包括一个可膨胀的圆周波纹管172，该波纹管172使得插入件150的高度以及冲洗循环中退回的水量能容易地基于系统的要求而改变。在本发明的这一实施例中，插入件150优选由柔性的塑料制成，当波纹管172膨胀或收缩时它能保持原位。

具有优良的供水压力的系统可容易地从抽水马桶运输污物，与此同时，与低效的系统相比耗费的水要少一些。在这些系统中，波纹管172可膨胀，使插入件具有较高的高度，从而退回较大量的水。相反，在供水压力处于标准之下的情况下，插入件150的中心波纹管部172可被压缩至退回最小的水量，从而使系统去除污物的能力达到最大。因此，系统10可精确地与不同抽水马桶的结构相协调，从而使节约的水量达到最大、工作性能达到最佳。抽水马桶的再填充体积也可通过改变插入件150的高度而改变。

虽然已披露了本发明的优选实施例，但应理解，对于本领域的普通技术人员来说，容易对本发明作出改进而不脱离随后权利要求要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种用于加压抽水马桶的可拆卸的体积控制设备，所述加压抽水马桶具有一个水容器和一个位于其下部的环形阀座，在所述容器中限定了一个出水口，其特征在于，所述体积控制设备包括：

环形凸缘，它悬伸在所述环形阀座上，并具有许多垂直取向的沿周向间隔的悬垂片；和

直立的圆柱状插入件，它具有一个底缘，所述底缘中带有许多沿周向相互间隔的槽，其中，所述槽被所述环形凸缘的悬垂片所啮合。

2.如权利要求1所述的体积控制设备，其特征在于，所述圆柱状插入件还包括一个中心部分，所述中心部分具有一个用来改变所述插入件高度的可膨胀的圆柱状波纹管。

3.一种用于加压抽水马桶的可拆卸的体积控制设备，所述加压抽水马桶具有一个水容器和一个位于其下部的环形阀座，在所述容器中限定了一个出水口，其特征在于，所述体积控制设备包括：

环形凸缘，它悬伸在所述环形阀座上，具有位于其周围的槽口；和

直立的圆柱状插入件，它具有一个与所述环形凸缘的槽口相啮合的底缘。

4.如权利要求3所述的体积控制设备，其特征在于，所述圆柱状插入件还包括一个中心部分，所述中心部分具有一个用来改变所述插入件高度的可膨胀的圆柱状波纹管。

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