DK172017B1 - Hydraulisk styret trykvands-WC-skyllesystem - Google Patents

Description

DK 172017 B1

Opfindelsen angår et trykvands-WC-skyllesystem af den i krav l's indledning angivne art, som minimerer vandforbrug som følge af skylning, men alligevel gør systemet maksimalt pålideligt .

5 Det her angivne trykvands-WC-skyllesystem er en forbedring i forhold til systemet, som er angivet i ansøgerens US patent-skrift nr. 4.233.698.

Grundkomponenterne til et trykvands-WC-skyllesystem er en opsamlingsbeholder, en skylleventil og en skyllestyring. De 10 førnævnte komponenter er generelt installerede inden i et WC og aktiveres af vandtryk fra et friskvandsforsyningssystem.

Når vandniveauet stiger i opsamlingsbeholderen, sammentrykkes luft indvendigt deraf. Når trykket af den sammenpressede luft i opsamlingsbeholderen er lig med trykket fra friskvandsfor-15 syningen, ophører vandstrøm ind i opsamlingsbeholderen og systemet er konditioneret til drift. Når skyllestyringen aktiveres, skubber den sammenpressede luft i opsamlingsbeholderen det oplagrede vand ind i WC-skålen med høj hastighed, idet affald skylles derfra med et minimum af vandforbrug.

20 Trykvands-WC-skyllesystemer af den i førnævnte patentskrift angivne type anvender pneumatisk styring af skylleaktionen, hvilket har frembudt et driftssikkerhedsproblem. Især kan lavt tryk i skyllevandssystemet medføre ustadig lukning af skylleventilen. Forsøg på at løse dette problem ved ændring 25 af det pneumatiske styresystem har ikke været helt heldig.

Fra tysk fremlæggelsesskrift nr. 2.340.449 kendes et hydraulisk styret trykvands-WC-skyllesystem af den indledningsvis angivne art.

Heri er trykvandsforsyningen direkte forbundet til vandopsam-30 lingsbeholderen, men ikke til den deri anbragte skylleventil-cylinder, endsige dennes øverste over stemplet beliggende DK 172017 B1 2 kammer. Derfor udnyttes vandtrykket fra trykvandsforsyningen ikke direkte i forbindelse med skylleprocessen til styring af denne på effektiv måde. Selve skylningen udføres ved hjælp af et mekanisk system med en trykknap, som imod virkningen af en 5 yderligere trykfjeder anvendes til betjening af en ventil-kegle i det indre af skylleventilcylinderens stempel.

Den foreliggende opfindelse har til formål at opnå en væsentlig forbedring i ensartetheden og driftssikkerheden ved skyl-leaktionen eller skylleprocessen uden en tilsvarende forøgel-10 se af vandforbrug.

Dette formål opnås ifølge opfindelsen ved, at det indledningsvis angivne trykvands-WC-skyllesystem er udformet som angivet i krav 's kendetegnende del.

Anvendelsen af den til rådighed værende potentielle energi 15 fra den sammenpressede luftladning i opsamlingsbeholderen maksimeres ved øjeblikkelig og hurtig åbning af skylleven-tilen, mens vandforbruget minimeres ved sikker lukning af skylleventilen.

Nærmere bestemt er skylleventilen monteret på og er styret af 20 et stempel, som bevæger sig frem og tilbage i en skylleven-tilcylinder. Stemplet deler skylleventilcylinderen i et øvre og et nedre kammer.

Ifølge opfindelsen er det øverste kammer af skylleventilcylinderen hele tiden forbundet direkte til trykvandsforsynin-25 gen, ud over at trykvandsforsyningen på kendt måde er forbundet til opsamlingsbeholderen.

Desuden er skyllestyringen også forbundet direkte til skylleventilcylinderens øverste kammer. Når skyllestyringen således åbnes, bliver vandtryk i cylinderens øverste kammer øjeblik-30 kelig udløst, hvilket frembringer en trykforskel tværs over stemplet, som tillader, at vandtryk på stemplets underside DK 172017 Bl 3 umiddelbart forspænder stemplet og skylleventilen opad mod den åbne tilstand. Når skylleventilen åbnes, afgives vand i opsamlingsbeholderen med høj hastighed i WC-skålen.

Efter skylning strømmer vand primært til skylleventilcylinde-5 rens øverste kammer, idet det forspænder stemplet og skylleventilen derpå nedad mod dens sæde for at afslutte skyl-leperiodens vandudløbsfase. En stempelreturfjeder udøver en normal forspænding på stemplet og skylleventilen derpå for at forøge den førnævnte stempelbevægelse imod den lukkede til-10 stand. Derefter fortsætter vand med at strømme ind i opsamlingsbeholderen, indtil en trykligevægt er opnået.

Driften af systemet ifølge opfindelsen er baseret på det princip, at tværsnitsarealet af vandindløbet til skylleven-tilcylinderens øverste kammer, som angivet i krav 1 er større 15 end tværsnitsarealet af vandindløbet til opsamlingsbeholderen. Under genfyldning strømmer vand derfor først primært til skylleventilcylinderens øverste kammer, idet det medfører en nedadgående forspænding på stemplet, som er større end den opadgående forspænding derpå som følge af den relativt lang-20 sommere trykopbygning i opsamlingsbeholderen. Når det øverste kammer er fyldt, sendes alt vandet fra forsyningen ind i opsamlingsbeholderen. Udsivning af vand forbi skylleventilstemplet som følge af trykforskellen derover under genfyldningsperioden bliver ifølge sagens natur optaget af systemet, ef-25 tersom vandtrykket i skylleventilcylinderens øverste kammer kun er større end i beholderen, indtil ligevægt er nået. Med andre ord er systemet i det væsentlige fejlsikkert, idet udsivning eller svigt af skylleventilens "U"-kop tætning kun vil medføre udsivning af vand fra skylleventilcylinderens 30 øverste kammer nedad forbi stemplet under genfyldningsperioden, hvilket er af minimal konsekvens, og hvilket slutter, når systemligevægt er opnået. Endvidere vil endog minimumvandstrøm som følge af et lavt systemtryk medføre lukning af skylleventilen, eftersom vandet i begyndelsen er rettet pri-35 mært til skylleventilens øverste kammer.

DK 172017 B1 4

Som angivet i krav 2 omfatter systemet en vandmanifold med en første fluidumforbindelse til opsamlingsbeholderen, og en anden relativt større fluidumforbindelse (med større tværsnitsareal) til cylinderens øverste kammer.

5 Som angivet i krav 3 er styreventilen forbundet til cylinderens øverste kammer med en tredje trykfluidumforbindelse, som er relativt større end den anden fluidumforbindelse. Forholdet imellem diameteren af den tredje og den anden trykflui-dumforbindelse er fortrinsvis mindst 1,25.

10 Det er vigtigt at bemærke, at mængden af residualvand i WC-skålen efter skylning kan afstemmes i forhold til skålens størrelse, ved valg af det rette forhold imellem de tre tryk-fluidumforbindelser, således som det f.eks. fremgår af krav 4 .

15 Opfindelsen skal i det følgende nærmere beskrives med henvisning til tegningen, hvorpå: fig. 1 er et lodret billede, delvis i snit, af et forbedret trykvands-WC-skyllesystem ifølge opfindelsen, fig. 2 er et billede set i retning af pilen "2" i fig. 1, 20 fig. 3 er et billede langs linien 3-3 i fig. 2, og fig. 4 er et tværsnitsbillede i større målestok inden i cirklen "4" i fig. 1.

På tegningens fig. 1 ses et trykvands-WC-skyllesystem 10 ifølge en fortrukken og fremstillet udførelsesform ifølge 25 opfindelsen i operativ forbindelse med en konventionel WC-tank 12. Systemets 10 hovedkomponenter er en opsamlingsbeholder 14, et skylleventilaggregat 16, et vandindløb og en luftindføringsmanifold 18, og en manuel skyllestyreven-til 22.

DK 172017 B1 5

Vand tilføres til systemet 10 fra en trykkilde (ikke vist) gennem en konventionel stamme 24 med ydergevind for et vandindløbsrør 26. Indløbsstammen 24 er anbragt i en komplementær åbning 28 i WC-tanken 12. Vand strømmer op uden hindring gen-5 nem røret 26, dernæst til siden gennem et rør 30 (fig. 2) til vandindløbet og luftindføringsmanifolden 18.

Opsamlingsbeholderen 14 har en størrelse, som er dikteret af systemets 10 energikrav. I den angivne fremstillede udførelsesform omfatter opsamlingsbeholderen 14 en cylindrisk vand-10 ret orienteret primærtank 32 og et par lodret orienterede topmonterede hjælpetanke 33 og 34.

Som det bedst ses i fig. 3 er vandindløbet og luftindførings-manifolden 18 monteret på opsamlingsbeholderens 14 primærtank 32. En monteringsnippel 35 med flange er holdt på tanken 32 15 med en møtrik 36. Monteringsniplen 35 har en opragende del 38 med ydergevind til optagelse af vandindløbsmanifolden 18.

Som det bedst ses i fig. 2 har manifolden 18 en bendel 42, som optager røret 30 fra vandindløbsrøret 26 samt en modsat rettet bendel 44, som optager et rør 46, som fører til skyl-20 leventilen 16, som det skal beskrives. Det skal forstås, at vand under tryk frit hele tiden kan passere gennem røret 26, røret 3 0 og indløbsmanifolden 18 til både skylleventilen 16 og opsamlingsbeholderen 14 under systemtryk.

Idet der igen henvises til fig. 3, er et luftindføringssystem 25 generelt betegnet ved henvisningstallet 48 optaget i endnu en yderligere bendel 50 fra manifolden 18. Luftindføringssystemet 48 omfatter en monteringsnippel 52 med en stammedel 53 med ydergevind, som er optaget i manifoldens 18 bendel 50 med komplementært indergevind. Niplen 52 har en anden stammedel 30 55 med ydergevind, som optager en hætte 56 med komplementært indergevind. Hætten 56 har en åbning 58 deri til optagelse af en stamme 60 for en luftindføringsventil 62. Ventilen 62 har derpå en radial udstrakt flange 64, som normalt er beliggende DK 172017 Bl 6 mod et komplementært sæde 66 på hætten 56. Ventilen 62 bliver normalt forspændt til den lukkede stilling af vandtrykket i systemet. Når trykket er nedsat i beholderen 14, som ved skylning af systemet 10, åbner efterfølgende vandstrøm ind i 5 beholderen 14 ventilen 62. Ventilen 62 kan frit åbne, idet en fjeder 68 kun virker som en afstandsholder til at positionere ventilen 62, for bevægelse når en trykforskel er frembragt derover som følge af vandindstrømning.

Et rør 72 strækker sig ned gennem en central passage 73 i 10 niplen 35 i retningen af vandstrømmen ind i opsam lingsbeholderen 14. Når vandstrømmen frembringer en lufttryksforskel over ventilen 62, forspændes ventilen 62 til den åbne tilstand, sålænge det ydre lufttryk er større end lufttrykket inden i opsamlingsbeholderen 14. Når den førnævnte 15 trykforskel eksisterer, trækkes frisk luft ind i den indstrømmende vandstrøm, idet den udskifter luft i opsamlingsbeholderen på en selvregulerende måde.

Ifølge opfindelsen, og som det bedst fremgår af tegningens fig. 4, omfatter skylleventilaggregatet 16 en lodret oriente-2 0 ret skyli event il cylinder 100 med en øvers te endedel 102 med ydergevind, som er optaget i en gevindflange 106 med komplementært indergevind på opsamlingsbeholderens 14 primære tank 32. Skylleventilcylinderen 100 er forsynet med en ringformet rille 108 for optagelse af en ringformet tætning 110, som 25 bevirker en tætning imellem cylinderen 100 og opsamlingsbeholderens 14 flange 106. Skylleventilaggregatet er aftageligt som et helt aggregat fra opsamlingsbeholderen 14 ved blot at dreje cylinderen 100 i forhold til opsamlingsbeholderen 14 for derved at bevirke en relativ lodret 30 bevægelse og frigørelse.

Skylleventilcylinderen 100 er forsynet med en øverste endehætte 112 med ydergevind, som er optaget i et komplementært indergevind 113 i den øverste endedel 102 af cylinderen 100. Endehætten 112 har et første hul 114 med indergevind til op- DK 172017 B1 7 tagelse af en udløbsnippel 116 med ydergevind for en albue 118. Et rør 120 med relativ stor indre diameter forbinder albuen 118 til den manuelt betjenelige skyllestyreventil 22 for at lette systemets skylning, som det skal beskrives.

5 Endehætten 112 har en anden boring 119 med indergevind til optagelse af en vandindløbsnippel 120. Niplen 120 er forbundet til vandindløbsmanifolden 18 med vandrøret 46.

En nederste endedel 128 af cylinderen 100 er forsynet med et par åbninger 130 og 132 til tilførsel af vand ind i det indre 10 at skylleventilcylinderen 100 for efterfølgende afgivelse fra skylleventilaggregatet 16. Åbningerne 130 og 132 er anbragt umiddelbart over en ringformet rille 134 i cylinderen 100, som optager en O-ring 136. O-ringen 136 er tætnet på et komplementært konisk sæde 138 på en skylleventilbøsning 140.

15 Bøsningen 140 har en del 142 med ydergevind, som er optaget i en åbning 144 med komplementært indergevind i opsamlingsbeholderens 14 primære tank 32. En egnet pakning 146 bevirker en tætning mellem bøsningen 140 og opsamlingsbeholderen 14. Således er den nederste ende 128 af cy-20 linderen 100 tætnet til akkumulatoren 14.

Den nederste endedel 128 af cylinderen 100 har et ringformet keglestubformet sæde 150 til tætning af en nedad omvendt kopdel 150 for et skylleventilstempel 152. Stemplets 152 kopdel 151 er forsynet med en ringrille 156 til optagelse af en 0-25 ring 158, som normalt er beliggende på cylinderens 100 ringformede koniske sæde 150.

Stemplets 152 omvendte kopdel 151 er forbundet til en hoveddel 160 deraf med en mellemliggende halsdel 161. Stempelhoveddelen 160 har en ringrille 162 deri for optagelse af en 30 ringformet læbetætning 164, af U-formet radialt tværsnit, som bevirker glidende tætningsforbindelse mellem stemplet 152 og en indvendig væg 166 af cylinderen 100.

DK 172017 B1 8

Stemplet 152 er normalt forspændt nedad i forhold til cylinderen 100 til den i fig. 4 viste siddende position med en skruelinieformet fjeder 170. I denne tilstand er O-ringen 158 på stemplets 152 omvendte kopdel 151 beliggende mod det ring-5 formede koniske sæde 150 på cylinderen 100, idet det tætner opsamlingsbeholderen 14 mod udløb af vand derfra. Det skal bemærkes, at stemplets 152 hoveddel 160 deler cylinderen 100 i et øvre kammer 172 imellem stemplets 152 hoved 160 og endehætten 112 og et nedre kammer 174, som ligger under hovedet 10 160.

Skyllestyreventilen 22, som anvendes til at starte systemets 10 skylning, er af konventionel konstruktion, f.eks. en model 190-0-trykknapventil, som kan fås fra Mansfield Plumbing Products, Perrysville, Ohio. Ventilen 22 er forbundet direkte 15 til den øverste endehætte 112 for skylleventilcylinderen 100 gennem røret 120. Når den åbnes, frigør styreventilen 22 vandtrykket i cylinderens 100 øverste kammer 172, idet det øjeblikkeligt frigør stemplet 152 til bevægelse opad som følge af luft og vandtryk i opsamlingsbeholderen 14 og det 20 nederste kammer 174. Udløbet fra styreventilen 22 kan være forbundet med et rør 180 tilbage til opsamlingsbeholderen 14 ved et punkt under udløbstætningen 158 for den omvendte kopventil 151 eller til det indre af WC'et 12 til udluftning af WC-skålen (ikke vist), for derved at tilføre eventuelt vand 25 udtømt fra skylleventilens 16 øverste kammer 172 direkte ind i WC-skålen.

Det er vigtigt at bemærke, at et kritisk forhold eksisterer mellem vandstrømmens hastighed, som dikteret af minimumindløbsarealer og forbindende rør, og opsamlingsbeholderen 14, 30 skylleventilen 16 og styreventilen 22.

Ud fra en antagelse, at alle åbninger og rør er cirkulære, angiver den følgende tabel indløbs og/eller vandrørsdiameterforhold, som har vist sig at være operative i en konstrueret udførelsesform: DK 172017 B1 9

Opsamlingsbeholder Skylleventil Styreventil indløb_ indløb indløb min. .050 .100 .125 middel .090 .200 .250 5 max. .150 .300 .375

Det er vigtigt, at mængden af restvand i skålen (ikke vist) efter skylning kan afstemmes i forhold til skålens størrelse, ved valg af det rette forhold.

I drift bliver ubegrænset vandstrøm under systemtryk tilført 10 til systemet 10 gennem vandindløbsrøret 26, røret 30, vand og luftindføringsmanifolden 18, ind i både skylleventilcylinde-rens 100 øverste kammer 172 og opsamlingsbeholderen 14. Idet det antages, at forsyningsindløbene til skylleventilen 16 og opsamlingsbeholderen 14 har cirkulær form, har for-15 syningsrøret til skylleventilens 16 øverste kammer 172 en med en faktor på omtrent 2 større diameter end forsyningsrøret til opsamlingsbeholderen 14 for at sikre, at cylinderens 100 øverste kammer 172 fyldes først for derved at forspænde stemplet 152 og ventilen 151 nedad til den lukkede tilstand, 20 før opsamlingsbeholderens 14 fyldning. Efter cylinderens 100 øverste kammer 172 er fyldt, og skylleventilen 151 lukker, sendes hele vandstrømmen ind i opsamlingsbeholderen 14. Når vandniveauet stiger i opsamlingsbeholderen 14, bliver deri indfanget luft sammenpresset, indtil trykket deraf er lig med 25 trykket fra friskvandsforsyningen.

Når skyllestyringen 22 er aktiveret, bliver vandtryk i det øverste ventilkammer 172 over stemplet øjeblikkelig udløst, hvilket tillader, at stemplet 152 bevæger sig opad mod forspændingen fra fjederen 170 som følge af trykforskellen over 30 stemplet 152. Det er vigtigt, at den indvendige diameter af indløbet til styreventilen 22 og diameteren af trykaflastningsrøret 120, som strækker sig mellem skylleventilens 16 øverste kammer 172 og styreventilen 22, er større end dia-> meteren af indløbet til skylleventilen 16 med en faktor på DK 172017 B1 10 mindst 1,25.

Når stemplet 152 og kopventilen 151 derpå bevæges opad, bliver vand, som er oplagret i opsamlingsbeholderen 14, udtømt gennem åbningerne 130 og 132 i cylinderen 100 og strømmer ned 5 forbi den omvendte kopventil 151 på stemplet 152 og ind i WC-skålen. En nedadgående strøm af vand forbi kopventilen 151 på stemplet 152 udøver et opadgående hydrostatisk tryk på skørtet 200 deraf, som arbejder mod forspændingen af stempelfjederen 170, som søger at holde ventilen 151 i den åbne 10 tilstand, indtil opsamlingsbeholderen er tømt. Når luft i opsamlingsbeholderen 14 ekspanderer, nærmer trykket deraf sig atmosfærisk tryk, hvilket nedsætter trykforskellen over det løftede stempel 152 og tillader stemplet 152 at bevæge sig nedad under kraften fra systemets vandtryk og fjederen 170 15 for at opnå tætning af ventilens 151 O-ring 158 mod ventilsædet 150 på den nederste ende af cylinderen 100, hvilket afslutter vandstrøm ind i WC-skålen. Det skal bemærkes, at førnævnte operationsprocedure ikke kræver total udtømning af vand fra opsamlingsbeholderen 32, men i modsætning, bliver 20 afslutning af skylleaktionen sikkert styret ved den hastighed, hvormed trykforskellen over stemplet ophæves, hvilket igen styres af de relative tværsnitsarealer af vandindløbene til skylleventilen 16 og opsamlingsbeholderen 14.

Efter afslutning af skylningen bliver vandtilførslen i opsam-25 lingsbeholderen 14 fornyet fra vandtilførselssystemet. Vand strømmer gennem indløbsrøret 26 og røret 30 til vand og luftindføringsmanifolden 18. Når vand strømmer forbi rørforlængelsen 74 i luftindføringsaggregatet 18 til opsamlingsbeholderen 14, indføres luft i vandstrømmen, som kommer 30 ind i opsamlingsbeholderen for at udskifte forsyningen af luft deri. Udskiftningen er selvstyret, som følge af den kendsgerning, at når passende luft indføres i opsamlingsbeholderen 14, vil sammentrykning deraf medføre lukning af ventilen 62.

Claims (4)

1. Hydraulisk styret trykvands-WC-skyllesystem (10), som omfatter: 10 en opsamlingsbeholder (14) til at oplagre vand og luft under tryk med et vandindløb (26, 42, 38) for tilførsel af vand under tryk, et vandudløb fra beholderen (14) og et hydraulisk styret driftssystem til styring af afgivelsen af vand fra opsamlingsbeholderens (14) udløb, 15 en cylinder (100), som strækker sig lodret over vandudløbet i beholderen (14) og har en nedre ende (128) i forbindelse med vandudløbet deraf, et stempel (152) i cylinderen (100), som afgrænser et øverste (172) og nederste (174) kammer i cylinderen (100), 20 en åbning (130, 132) i cylinderen (100), som danner forbin delse imellem opsamlingsbeholderens (14) indre og cylinderens (100) nederste kammer (174), og en skylleventil på stemplet (152), som normalt lukket vandudløbet, kendetegnet ved, 25 at trykvands forsyningen, som til enhver tid er direkte forbundet til cylinderens (100) øverste kammer (172) via en rørforbindelse (46) , at en normalt lukket styreventil (22) er i fluidumforbindelse DK 172017 B1 12 med cylinderens (100) øverste kammer (172) og med det omgivende miljø> hvilken styreventil (22) kan åbnes for at udløse vandtryk i det øverste kammer (172) for derved at konditionere stemplet (152) til bevægelse til at åbne skylleven-5 tilen derpå og bevirke udtømning af vand fra opsamlingsbeholderen (14) gennem vandudløbet, og at tværsnitsarealet af vandindløbet via rørforbindelsen (46) til cylinderens (100) øverste kammer (172) er større end tværsnitsarealet af vandindløbet (26, 42, 38) til opsam-10 lingsbeholderen (14).

2. System ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det omfatter en vandmanifold (18) med en første fluidumforbindelse (42, 38) til opsamlingsbeholderen (14) og en fluidumforbindelse (44, 46) til cylinderens (100) øverste kammer 15 (172) .

3. System ifølge krav 2, kendetegnet ved, at styreventilen (22) er forbundet til cylinderens (100) øverste kammer (172) med en tredje fluidumforbindelse, (120), som er relativt større end den anden fluidumforbindelse (44, 46). 2 0 4. System ifølge krav 3, kendetegnet ved, at de minimale fluidumåbninger mellem vandmanifolden (18) og opsamlingsbeholderen (14), cylinderens (100) øverste kammer (172) og styreventilen er cirkulær og frembyder følgende diameterforhold :

25 Opsamlingsbeholde- Skylleventilkammer Styreventil- forbindelse forbindelse forbindelse min. .050 .100 .125 middel .090 .200 .250 30 max. .150 .300 .375.