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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Steuerungsventil
für ein
Druckspüler-Klosett, welches
das Nachfüll-Volumen
eines Toilettenbeckens präzise
reguliert.
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2. Technisches Umfeld
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Die
grundlegenden Bauteile eines Druckspüler-Klosetts sind ein Wasserbehälter, ein
Spülventil und
ein Spülventil-Auslöser. Die
vorerwähnten
Komponenten sind im Allgemeinen im inneren eines herkömmlichen
Wasserklosetts installiert. Das Druckspüler-Klosett wird durch den
Wasserdruck aus einem herkömmlichen
Frischwasser-Versorgungssystem angetrieben.
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Im
Betrieb wird, wenn nach dem Spülen
der Wasserspiegel in dem Wasserbehälter steigt, Luft innerhalb
des Wasserbehälters
komprimiert. Wenn der Wasserdruck in dem Behälter gleich dem Druck der Versorgungsleitung
wird, oder wenn er ein Schließen des
Druckregelventils verursacht, falls der Druck der Versorgungsleitung
größer ist,
als dies der Regler zulässt,
wird der Wasserfluss in den Wasserbehälter eingestellt, und das System
ist in dem Betriebszustand versetzt. Wenn der Spülventil-Auslöser betätigt wird, öffnet das
Spülventil,
worauf die komprimierte Luft in dem Wasserbehälter das darin gespeicherte Wasser
mit einem verhältnismäßig hohem
Ablassdruck und mit hoher Geschwindigkeit in das Wasserklosett-Becken drückt, wodurch
Abfallstoffe mit einem minimalen Wasserverbrauch aus diesem hinuntergespült werden.
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Die
vorerwähnten
Merkmale des Druckspüler-Systems
führt zu
einer stärkeren
und effektiveren Entfernung und Beförderung in der Abflussleitung, saubereren
Becken, weniger Verstopfung der Abflussleitung, kein verborgenes
Auslaufen von Wasser zwischen Spülungen,
sowie zu Rohrsystemen mit kleineren Abmessungen. Das System erzeugt
eine Spülwirkung,
welche ein Toilettenbecken räumt
und reinigt, während
es weniger als 6,1 (eine und sechs zehntel Gallonen) Wasser verbraucht
und während es
den höchsten
kommunalen Gesetzen entspricht. Das Toilettenbecken wird durch einen
Spülvorgang geleert,
ohne ein „Nachlassen" der Abflussleitung, wie
dies bei vielen Toiletten für
geringes Wasservolumen, oder vom Typ mit Schwerkraft-Fluss, üblich ist.
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Im
Betrieb erzeugt die Betätigung
des manuellen Bedieners einen Druckunterschied quer über einen
Spülventil-Kolben,
der in einem Spülventil-Zylinder
angeordnet ist. Der Spülventilkolben
und ein Spülventil
bewegen sich daher mit einer geregelten Rate nach oben.
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Eine
Bewegung des Spülventils
nach oben oder in Öffnungsrichtung
ermöglicht,
dass Wasser von dem Wasserbehälter
unter verhältnismäßig hohem
Druck in das Toilettenbecken ausgestoßen wird, wodurch die Entfernung
des Inhalts des Toilettenbeckens bewirkt wird. Das Spülen beginnt
gleichzeitig mit dem manuellen Drücken des Spülventil-Auslösers und
ist zeitgesteuert, so dass es einen anhaltenden Anstieg von Wasser
mit hoher Energie erzeugt, welcher Abfallstoffe in dem Becken in
den Kanal befördert.
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Das
Schließen
des Spülventils
wird von der Rate der Verteilung des Wassers, das in die obere Kammer
des Spülventil-Zylinders
und in den Wasserbehälter
eintritt, zeitlich bestimmt. Wenn der manuelle Spülventil-Auslöser freigegeben
wird, wird der Fluid-Flussweg von der oberen Kammer des Spülventil-Zylinders
zur Umgebung geschlossen. An diesem Punkt fließt ein vorbestimmter Teil des
Wassers, das unter Druck von dem Wasserversorgungssystem bereitgestellt
wird, direkt in die obere Kammer des Spülventil-Zylinders. Der verbleibende
Teil des von dem System bereitgestellten Wassers fließt in die
Hauptkammer des Wasserbehälters.
Wenn die obere Kammer des Spülventil-Zylinders
gefüllt
ist, und das Spülventil
geschlossen ist, wird das gesamte eingehende Wasser in den Wasserbehälter geleitet.
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Das
Wasser, das unter dem geregelten Druck des Wassersystems in dem
Wasserbehälter steigt,
komprimiert die darin eingeschlossene Luft, bis sie entweder die
Grenzlinie oder den geregelten Druck von etwa 21 × 104 kg/m2 (30 psi)
erreicht, je nachdem was zuerst eintritt. An diesem Punkt stoppt der
Fluss und das System ist bereit, nochmals zu spülen.
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Die
US 3409271 offenbart ein
Fluidfluss-Steuerungsventil welches einen Nadel-förmigen Ventilteil
miteinbezieht, der sich linear auf einen Ventilsitz zu und von diesem
wegbewegen kann, ohne sich zu drehen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Derzeitige
Steuerungsventile für
Spülsysteme
von Druckspüler-Klosetts
ermöglichen
keine betriebsbereite und einfache Anpassung der vorbestimmten Menge
des Wassers, welches unter Druck bereitgestellt wird, während eine
vom Drücken
des Auslösers
unabhängige
Spülwirkung
und eine Selbstreinigungswirkung beibehalten wird.
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Die
vorliegende Erfindung sieht im Speziellen eine betriebsbereite und
einfache manuelle Anpassung der Menge des Wassers vor, das in einem Spülvorgang
bereitgestellt wird (das Wiederbefüll-Volumen), während sie
unabhängig
von dem Niederdrücken
des Auslösers,
eine Spülwirkung
beibehält.
Die vorliegende Erfindung sieht auch eine Selbstreinigungswirkung
vor.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 ist
eine Aufrissansicht eines Spülsystems
für ein
Wasser-Klosett.
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2 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 der 1 eines
vollständig
geladenen Spülsystems
eines Druckspüler-Klosetts
gemäß dem Stand
der Technik.
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3 ist
eine Querschnittsansicht der vorliegenden Erfindung, wobei der Dosierstift
maximal vorgerückt
ist.
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4 ist
eine der 1 ähnliche
Ansicht, wobei der Dosierstift minimal vorgerückt ist.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
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Wie
in 1 und 2 zu sehen ist, wird ein Spülsystem 110 eines
Druckspüler-Klosetts
gemäß dem Stand
der Technik, der von dem US-Patent Nr. 5.970.527, Martin, u.a.,
repräsentiert
wird, in einem operativen Verband mit einem herkömmlichen Wasser-Klosett-Tank 112 gezeigt.
Die Hauptbauteile des Systems 110 sind ein Wasserbehälter 114,
eine interne Spülventil-Einheit 116,
und ein Rohrverzweiger 118, welcher einen integrierten
Spülventil-Auslöser 122,
einen Wasserdruck-Regler 124, einen Lufteinlass-Regler 125,
und einen Desinfektionsmittel-Behälter 126 aufweist.
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Dem
System 110 wird Wasser aus einer unter Druck gesetzten
Quelle (nicht gezeigt) bereitgestellt, und dieses fließt ohne
Einschränkung
nach oben durch eine Einlassleitung 127 und einem Vakuumbrecher 128,
danach seitlich zu dem Rohrverzweiger 118. Wasser kann
bei Systemdruck frei durch die Leitung 127 zu dem Rohrverzweiger 118 fließen, und von
dort nach der Regelung sowohl zu der Spülventil-Einheit 116 als
auch zu dem Wasserbehälter 114, wie
beschrieben werden wird.
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In
der offenbarten, bevorzugt ausgearbeiteten Ausführungsform, weist der Wasserbehälter 114 ein
Paar vertikal übereinander
gestapelte Halbabschnitte 132 und 134 auf. Der
obere Abschnitt 132 des Wasserbehälters 114 weist ein
Paar sich nach unten erstreckender Abteilungen 135 und 136 auf, die
isolierte Kammern 137 bzw. 138 erzeugen, so lange
der Wasserspiegel oberhalb der Schweißfuge zwischen den Abschnitten 132 und 134 des
Wasserbehälters 114 liegt,
ein typischer Zustand zwischen den Spülungen. Da dementsprechend,
nachdem die komprimierte Luft in den Kammern 137 und 138,
welche das System 110 antreibt, isoliert ist, wird ein
Leck in dem oberen Teil der Spülventil-Einheit 116 nicht dazu
führen,
dass das System 110 mit Wasser vollgefüllt wird.
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Der
Rohrverzweiger 118, welcher den Wasserdruck-Regler 124,
den Lufteinlass-Regler 125 und den Spülventil-Auslöser 122 aufweist,
ist auf dem oberen Abschnitt 132 des Wasserbehälters 114 montiert.
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Der
Rohrverzweiger 118 enthält
auch den Spülventil-Auslöser 122 gemäß dem Stand
der Technik, welcher ein zylindrisches Gehäuse 180 mit einer manuell
bedienbaren, innerhalb davon angeordneten Spule 182, die
in einer Hülse 184 verschiebbar
eingesetzt ist, aufweist. Die Spule 182 trägt ein Ventil 185, welches
normalerweise auf einem Ventilsitz 186 aufliegt. Ein Ende
der Spule 182 trägt
ein Nadel-Ventil 187, so dass sich dieses in eine Öffnung 188 in
dem Gehäuse 180 erstreckt,
um den Bereich einer kreisförmigen
Wassereinlass-Öffnung
festzulegen, der den Fluss des Wassers zu dem Spülventil 116 steuert.
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Die
Bewegung der Spule 182 des Spülventil-Auslösers 122 gegen
die Vorspannung einer Feder 192 bewegt das Ventil 185 weg
von seinem Sitz 186, um eine Kommunikation zwischen einer
oberen Kammer „C" des Spülventils 116 durch
eine Öffnung 194 zu
einem Druckentlastungs-Rohr 196 zu öffnen, um das Spülen auszulösen. Das
Rohr 196 kommuniziert mit dem Umgebungsdruck in dem Toiletten-Becken
(nicht gezeigt).
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Im
Betrieb ist der Wasserbehälter 114 mit Luft
und Wasser vollständig
geladen und das System 110 ist bereit für den Spülvorgang. Die Bereiche (A), (B),
(C) und (E) sind unter Druck gesetzt. Die Bereiche (D), (F) und
(G) haben atmosphärischen
Druck. Ein Spülvorgang
findet statt, wenn die Auslöser-Spule 182 des
Spülventil-Auslösers 122 gedrückt wird, wodurch
dem unter Druck gesetzten Wasser im Bereich „C" ermöglicht
wird, durch den Auslöser 122 in den
Bereich „D" zu strömen und
von dort zu der Zone „F" zu fließen, als
auch durch die Wassereinlass-Leitung. Der zwischen den Bereichen „E" und „C" aufgebaute Druckunterschied
drängt
den Kolben 216 der Spülventil-Einheit 116,
so dass er sich hebt, wodurch bei dem Bereich „F" ein Auslassweg für das Wasser in dem Bereich „E" durch die Austrittsöffnung 209 zu dem
Toiletten-Becken erzeugt wird. Es ist zu erwähnen, dass sich der Kolben 216 der
Spülventil-Einheit 116 zum
Beispiel nur um 10,2 mm (0,40 Zoll) hebt, wobei nur ein entsprechendes
Wasservolumen von dem Bereich „C" abgelassen wird.
Dieses Wasservolumen ist als diese Menge an Wasser bestimmt, die in
einer ¼ Sekunde
durch den Spülventil-Auslöser 122 abgelassen
werden kann. Als Folge dessen ist immer dieselbe Menge Wasser erforderlich,
um nach jeder Spülung
den Bereich „C" wieder zu füllen, und um
zu veranlassen, dass das Spülventil 210 geschlossen
wird, unabhängig
davon, ob die Spindel 182 des Spülventils-Auslösers 122 länger als
eine ¼ Sekunde
gedrückt
wird.
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Während die
Spülung
weiterläuft,
beginnt der Druck im Bereich „E" zu sinken, wodurch
ermöglicht
wird, dass der Regler 124 sich zu öffnen beginnt, und ein Fluss
durch den Bereich „A" zu den Bereichen „B" und „C" beginnt, wobei ein
Fluss durch die Bereiche „A" und „B" maximal ist, wenn
der Druck innerhalb des Behälters „E" null ist.
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Es
ist zu erwähnen,
dass die Größe der Nadelventil-Öffnung 188 in
Verbindung mit dem Nadel-Ventil 187 die Flussrate des neuen
Wassers in die obere Kammer „C" des Spülventils 116 steuert.
Ein Verstopfen der Ringkammer durch Partikel in dem Wasserversorgungssystem
wird minimiert, da das Nadel-Ventil 187, wenn es gedrückt ist,
alle Fremdstoffe, welche in der Öffnung 188 hängen bleiben,
beseitigt.
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Das
Wiederbefüll-Volumen
des Toiletten-Beckens, welches diesen bestehenden Spülventil-Auslöser verwendet,
kann verändert
werden, indem der Durchmesser der Öffnung 188 in Verbindung
mit dem Durchmesser des Nadel-Ventils 187 verändert wird, wodurch
das Verhältnis
des Wassers, das in den Bereich „C" weitergeleitet wird, entsprechend verändert wird,
wodurch die Bewegung des Kolbens 216 und das Schließen der
Spülventil-Einheit 116 nach
dem Spülen
und/oder die Menge von Becken-Nachfüllwasser, welches durch den
Wasserbehälter 114 zu dem
Toiletten-Becken (nicht gezeigt) weitergeleitet wird, beschleunigt
oder verlangsamt wird. Als Ergebnis kann das System 110 auf
verschiedene Beckenausstattungen präzise eingestellt werden, um
eine maximale Wasserbewahrung und Leistung zu erzielen. Die vorliegende
Erfindung sieht eine externe manuelle Einstellung für das Beckenwiederbefüllungsvolumen
vor.
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Bezugnehmend
auf 3 und 4 und gemäß einer bevorzugt ausgearbeiteten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, weist ein einstellbares Fluid-Dosierventil 10 ein
im Allgemeinen zylindrisches Gehäuse 20 auf,
mit einer manuell bedienbaren in diesem angeordneten Spule 22,
welche verschiebbar in eine Hülse 24 eingesetzt
ist. Die Spule 22 weist an einem Ende davon einen Teil
mit einem Außengewinde 26 auf,
welcher mit einem im Allgemeinen entsprechend rundem zylindrischen
Ventilschaft 30 drehbar in Eingriff ist.
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Der
Ventilschaft 30 ist verschiebbar in das zylindrische Gehäuse 20 eingesetzt,
und weist eine Vielzahl von länglichen
Schlitzen 32 darin auf, die mit einer Vielzahl von Laschen 36 im
Eingriff sind, welche von der Innenseite des Gehäuses 20 abstehen,
wodurch die Drehung des Ventilschafts 30 im Bezug auf das
Gehäuse 30 eingeschränkt oder
verhindert wird. Der Ventilschaft 30 hat weiters einen
Teil 38 mit einem Innengewinde, der mit dem Außengewinde-Teil der Spule 22 im
Eingriff ist.
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Die
Spule 22 wird von einem externen manuellen Stellknopf 50 gedreht.
Wenn sich die Spule 22 dreht, ist der Ventilschaft 30 an
einer Drehung gehindert, und wird somit durch die Drehung des Spulengewindes
angetrieben, um, in Abhängigkeit
von der Richtung der Drehung, nach innen oder nach außen zu gleiten.
Das eine Ende des Ventilschafts 30 trägt einen Nadel- Ventil-Stift 40,
der sich in eine Öffnung 60 in
dem Gehäuse 20 erstreckt,
um einen Bereich einer kreisförmigen
Wassereinlass-Öffnung
festzulegen, welche den Fluss des Wassers, beispielsweise in ein
Spülventil
eines Wasser-Klosetts, steuert.
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Die Öffnung 60 im
Zusammenhang mit dem Nadel-Ventil-Stift 40 der vorliegenden
Erfindung minimiert das Hängenbleiben
irgendwelcher Fremdstoffe in der Öffnung 60, da der
Nadel-Ventil-Stift 40 einfach darin vorgeschoben werden
kann, um irgendwelche Behinderungen zu entfernen.
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In
Verbindung mit einem Druckspüler-Klosett,
wie es z.B. in dem US-Patent Nr. 5.970.527, Martin, u.a., wie in 3 und 4 gezeigt,
offenbart ist, kann das Wiederbefüll-Volumen eines Toilett-Beckens verändert werden,
indem der Durchmesser der Öffnung 60,
dadurch, dass der Nadel-Ventil-Stifte 40 darin vorgeschoben
wird, verändert
wird, wodurch das Volumen des Wassers, das in eine unter Druck gesetzte
Kammer des Wasser-Klosetts (nicht gezeigt) weitergeleitet wird,
verändert wird,
um eine maximale Wassererhaltung und Leistung zu erzielen. Weiters
kann der Ventilstift spitz zulaufend sein, um eine drastischere
Veränderung
der Volumenssteuerung für
eine gegebene Drehung des Stellknopfes zu ermöglichen.
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Während die
bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung offenbart wurde, ist es zu verstehen, dass die Erfindung
Modifizierungen unterworfen werden kann, ohne von dem Umfang der
unten angefügten
Ansprüche
abzuweichen.