DK172196B1 - Trykvands-WC-skyllesystem - Google Patents

Description

DK 172196 B1

Opfindelsen angår et hydraulisk styret trykvands-WC-skyllesy-stem af den i patentkravets indledning angivne art, og som minimerer vandforbrug som følge af skylning, men alligevel maksimerer udstrømmende transporteffektivitet.

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

Vandbevaring er et miljøproblem, som har medført, at der udføres strenge kontroller af husholdningsvandforbrug i mange 10 områder af landet. Trykvands-WC-skyllesystemer udgør et signifikant' bidrag til vandbevaring, idet de udviser et relativt lavt vandforbrug i forbindelse med høj udstrømningstrans-porteffektivitet. Kendte systemer omfatter generelt en vandtilførselsgruppe, en opsamlingsbeholder, en skylleventil og en 15 skyllekontrol. De førnævnte komponenter er generelt installeret inden i et WC og aktiveres af vandtryk fra et friskvands-forsyningssystem. Forsyningssystemtrykket tvinger vandet ind i opsamlingsbeholderen.

Når vandniveauet under drift stiger i opsamlingsbeholderen, 20 sammenpresses luft deri. Når trykket af den sammenpressede luft i opsamlingsbeholderen er lig med trykket fra friskvandsforsyningen, ophører strømning af vand ind i opsamlingsbeholderen, og systemet er klar til drift. Når skyllekontrollen aktiveres, trykker den sammenpressede luft i opsamlingsbehol-25 deren det oplagrede vand ind i WC-skålen med høj hastighed, idet affald derfra skylles med et minimum af vandforbrug.

Funktionen af opsamlingsbeholderen er at oplagre både vand og potentiel energi i form af sammenpresset luft. For et bestemt rørledningstryk, bestemmer rumfanget af opsamlingsbeholderen 30 den maksimale udtømningsenergi, som er til rådighed.

Fra tysk fremlæggelsesskrift nr. 2.340.449 kendes et hydraulisk styret trykvands-WC-skyllesystem af den indledningsvis 2 DK 172196 B1 angivne art.

Heri er trykvandsforsyningen direkte forbundet til vandopsamlingsbeholderen, men ikke til den deri anbragte skylleventil-cylinder, endsige dennes øverste over stemplet beliggende 5 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 yderligere trykfjeder anvendes til betjening af en ventilkegle 10 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 forøgelse af vandforbrug.

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

Ifølge opfindelsen anvendes et stempel til at dele skylleven-tilcylinderen i øvre og nedre kamre. En skylleventilstyring 20 eller aktuator er forbundet til skylleventilcylinderens øvre kammer. Når skylleventilaktuatoren åbnes, frigøres sammenpresset luft i det øvre kammer, hvilket frembringer en trykforskel eller et trykdifferentiale over stemplet, som skubber skylle-ventilen opad. Når skylleventilen åbner, udtømmes vand i tryk-25 beholderen med høj hastighed i WC-skålen.

Når vand kommer ind i trykbeholderen efter skylning, strømmer sammenpresset luft fra det nederste kammer, som er begrænset af stemplet igennem luftdoseringsåbningen i stemplet ind i det øvre kammer over stemplet, indtil en trykbalance opnås over 30 stemplet efter et forudbestemt tidsrum, som sætter stempeltilbageføringsfjederen i stand til at trykke stemplet og skylleventilen derpå til en lukket tilstand.

3 DK 172196 B1

Det skal bemærkes, at lukning eller nedadgående bevægelse af skylleventilstemplet i begyndelsen modvirkes af et partielt vakuum, som er frembragt i cylinderens øvre kammer over stemplet efter lukning af skylleventilaktuatoren som følge af stem-5 plets begyndende nedadgående bevægelse. Skylleventilstemplet forbliver ophængt, med skylleventilen derpå i en åben tilstand, indtil en tilstrækkelig luftmængde har passeret fra trykbeholderen til skylleventilcylinderens nedre kammer, derpå opad gennem luftdoseringsåbningen i stemplet, ind i cylinde-10 rens øvre kammer for at eliminere trykdifferentialet over stemplet, hvilket tillader, at skylleventilstemplet og skylleventilen bevæges til den lukkede position som følge af kraften fra tilbageføringsfjederen.

Den førnævnte anvendelse af luftoverføringsåbningen til sty-15 ring af skyllestemplet og derfor styring af skylletiden er hverken vist eller overvejet i tysk patent nr. 2.340.449. Denne tidsforsinkede lukning medfører ifølge opfindelsen, at kopventilen i begyndelsen af lukningen ikke er beliggende på ventilsædet, hvorved det indledende vand, som strømmer ind i 20 opsamlingsbeholderen, passerer ned i toiletskålen for at opnå et ønsket niveau i toiletskålen. Derefter elimineres lufttrykforskellen over stemplet og O-ringsventilen på stemplets 151 kopdel forspændes til den lukkede stilling med skylleventil-fjederen.

25 Fordele ved det heri angivne system i forhold til tidligere kendte systemer er større driftspålidelighed, højere effektivitet og lavere fremstillingsudgifter.

Opfindelsen skal i det følgende nærmere beskrives med henvisning til tegningen, hvorpå: 30 fig. 1 er et sidebillede, delvis i snit, af et forbedret tryk-vands-WC-skyllesystem ifølge opfindelsen, fig. 2 er et billede vist i retning af pilen 2 i fig. 1, 4 DK 172196 B1 fig. 3 er et billede langs linien 3-3 i fig. 2, fig. 4 er et billede, som viser indholdet i cirklen "4" i fig.

1, fig. 5 er et tværsnitsbillede i større målestok, som viser 5 delene i cirklen "5" i fig. 1, og fig. 6 er brudsnitsbillede af et modificeret skylleventilag-gregat.

I fig. 1 er et trykvands-WC-skyl lesystem 10 ifølge en fore-trukken og fremstillet udførelsesform ifølge opfindelsen vist 10 i operativ forbindelse med en konventionel WC-tank 12. Systemets 10 hovedkomponenter er en opsamlingsbeholder 14, et skyl-leventilaggregat 16, et vandindløb og luftindføringsaggregat 18, et vakuumbrudaggregat 20 og en manuel skyllestyreventil 22 .

15 Vand tilføres til skyllesystemet 10 fra en trykkilde (ikke vist) gennem en konventionel indløbsstamme 24 med ydergevind for et vandindløbsrør 26. Indløbsstammen 24 er anbragt i en komplementær åbning 28 i WC-tanken 12. Vand strømmer op uden begrænsning gennem røret 26, dernæst til siden gennem et rør 20 30 (fig. 2) til vandindløbs- og luftindføringsaggregatet 18, som er monteret på opsamlingsbeholderen 14.

Opsamlingsbeholderen 14 har en størrelse og form, som er bestemt af energikravene og en form, som er bestemt af pladskravene i forbindelse med systemets 10 skål. I den viste frem-25 stillede udførelsesform omfatter opsamlingsbeholderen 14 en cylindrisk vandret orienteret primærtank 32 og et par topmonterede hjælpetanke 33 og 34.

Som det bedst ses i fig. 3 er vandindløbs- og luftindføringsaggregatet 18 monteret på opsamlingsbeholderens 14 primærtank 30 32. En monteringsnippel 35 med flange er holdt med en møtrik 5 DK 172196 B1 36, som er optaget på en komplementær sektion 37 med ydergevind af monteringsniplen 35. Monteringsniplen har også en opadragende del 38 med ydergevind til optagelse af et komplementært ben 39 med indergevind på en T-formet vandindløbsfit-5 ting 40. Vandindløbsfittingen 40 har en stammedel 42 med indvendigt gevind, som modtager røret 30 fra vandindløbsrøret 26 samt en grendel 44 med indvendigt gevind, som modtager et luftindføringsventilsystem, generelt betegnet med henvisningstallet 48. Det skal forstås, at vand fra systemet frit 10 kan passere gennem røret 26, røret 30, den T-formede indløbs-fitting 40 og monteringsniplen 35 hele tiden under systemtryk.

Ifølge'et træk ved opfindelsen omfatter luftindføringsaggregatet 4 8 et monteringsindlæg 52 med en nederste stammedel 53 med ydergevind, som modtages i den komplementære grendel 44 med 15 indergevind i den T-formede indløbsfitting 40. Indlægget 52 har en øverste stammedel 55 med gevind, som modtager en komplementær hætte 56 med indvendig gevind. Hætten 56 har en åbning 58 deri til optagelse af en stamme 60 for en luftindføringsventil 62. Ventilen 62 har en radialt udragende flange 64 20 derpå, som normalt er beliggende mod et komplementært sæde 66 på hætten 56. Ventilen 62 er normalt forspændt til den lukkede position af vandtryk i systemet. Når trykket nedsættes, f.eks. ved strømning ind i opsamlingsbeholderen 14, vil ventilen 62 åbne frit. En fjeder 68 tjener kun som en afstandsgiver til at 25 positionere luftindføringsventilen 62, men tillader fri bevægelse deraf, når et trykdifferentiale er frembragt derover som følge af indløbende vandstrøm.

Et rør 72 strækker sig ned gennem en central passage 73 i indlægget 52 for understøtningen af en rørforlængelse 74.

30 Eftersom enden af rørforlængelsen 74 er åben i vandstrømnings-retningen ind i opsamlingsbeholderen 14, presser vandstrømmen vand fra røret 72 og frembringer en lufttryksforskel over ventilen 62, som presser ventilen 62 til åben tilstand, så længe ydre lufttryk er større end lufttrykket inden i opsam-35 lingsbeholderen 14. Når førnævnte lufttryksforskel findes, DK 172196 B1 s trækkes luft ind i den indstrømmende vandstrøm, idet luften i opsamlingsbeholderen 14 kompletteres på en selvregulerende måde.

Ifølge et andet træk ved opfindelsen, og som det bedst ses af 5 fig. 5, omfatter skylleventilaggregatet 16 en lodret orienteret skylleventilcylinder 100 med en øverste endedel 102 med ydergevind, som modtages i en komplementær flange 106 med indergevind på opsamlingsbeholderens 14 primære tank 32. Skyl-leventilcylinderen 100 er forsynet med en ringformet tætnings-10 rille 108 til optagelse af en ringformet pakning 110, som bevirker en tætning mellem cylinderen 100 og opsamlingsbeholderens* 14 flange 106. Det skal bemærkes, at skylleventilaggregatet 16 er aftageligt som et helt aggregat fra opsamlingsbeholderen 14 ved ganske enkelt at dreje cylinderen 100 i for-15 hold til opsamlingsbeholderen 14 for derved at opnå relativ lodret bevægelse og frigørelse.

Skylleventilcylinderen 100 er forsynet med en endehætte 112 med ydergevind, som modtages i en komplementær øvre endedel 102 med indergevind i cylinderen 100. Endehætten 112 har en 20 boring 114 med indergevind til optagelse af niplen af en ydre gevindalbue 115. Et rør 116 forbinder albuen 115 til den manuelt betjenelige skyllestyreventil 22 for at lette skylning af systemet 10, som det skal beskrives.

En nedre endedel 128 af cylinderen 100 er forsynet med et par 25 åbninger 130 og 132 for adgang af luft og vand ind i skylle-ventilcylinderens 100 indre. Åbningerne 130 og 132 er anbragt umiddelbart over en ringrille 134 i cylinderen 100 - som optager en O-ring 136. O-ringen 136 er beliggende på et komplementært konisk sæde 138 på en skylleventilbøsning 140. Bøsningen 30 140 har en del 142 med ydergevind, som modtages i en komple mentær åbning 144 med indergevind i opsamlingsbeholderens 14 primære tank 32. En egnet pakning 146 medfører en tætning mellem bøsningen 140 og opsamlingsbeholderen 14.

7 DK 172196 B1

Cylinderens 100 nedre endedel 128 har konisk fortn for derved at danne et ringformet konisk sæde 150 for lejringen af en nedad forløbende omvendt kopdel 151 af et skylleventilstempel 152. Stemplets 152 kopdel er forsynet med en ringformet rille 5 156 til optagelse af en O-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 ved en mellemliggende halsdel 161. Stempelhoveddelen 160 har en ringformet rille 162 deri for optagelse af en ring-10 formet læbetætning 164 med U-formet radialt tværsnit, som medfører glidende tætningsforbindelse mellem stemplet 152 og cylinderens 100 indvendige væg 166.

Stemplet 152 er normalt forspændt nedad i forhold til cylinderen til den i fig. 5 viste position med en trykfjeder 170. I 15 denne tilstand er O-ringen 158 på stemplets 152 omvendte kopdel 151 beliggende imod det ringformede koniske sæde 150 på cylinderen 100, idet den tætner opsamlingsbeholderen 14 imod udtømning af vand derfra.

Ifølge et træk ved opfindelsen deler stemplets 152 hoveddel 20 160 cylinderen 100 i et øvre kammer 172 imellem hovedet 160 og endehætten 112 og et nedre kammer 174, som ligger under hovedet 160. Fluidumstrømningsforbindelse er tilvejebragt imellem det øvre kammer 172 og det nedre kammer 174 med en lodret forløbende åbning 180 uden ventil i stemplets 152 hoveddel 25 160. Åbningens 180 tværsnitsareal er omhyggelig styret under fremstillingen af skyllesystemet 10, eftersom den styrer driften af skylleventilaggregatet 16, som det skal beskrives.

Som det bedst fremgår af fig. 4 er den øverste endehætte 112 på cylinderen 100 forsynet med en lodret boring 190 for mod-30 tagelse af vakuumbrudaggregatet 20. Aggregatet 20 omfatter en cylindrisk patron 192 til lejringen af en lodret bevægelig paddehatventil 194. Ventilen 194 er normalt forspændt imod et konisk sæde 196 på patronen 192 med en skruelinieformet tryk- 8 DK 172196 B1 fjeder 198 for derved at forebygge passage af luft udad fra skylleventilcylinderens 100 øvre kammer 172 under normale driftsbetingelser. I tilfælde af, at en lufttryksforskel udvikles over ventilen 194, hvor lufttrykket uden for beholderen 5 14 er større end lufttrykket inden i, åbner ventilen 194 imid lertid for at tilføre atmosfærisk luft, hvilket forebygger falsk åbning af skylleventilen 16 og sprøjtning af forurenet vand ind i vandforsyningen.

Ifølge et andet træk ved opfindelsen og som bedst fremgår af 10 fig. 5 medvirkes en opadgående bevægelse af stemplet 152 og kopventilen 151 af et skørt 200 på kopventilen 151, som, fordi det delvis spærrer udløbsåbningen 129 ved den nedre ende 128 af cylinderen 100, bliver hydraulisk skubbet opad af vandet under tryk, som presses ud fra opsamlingsbeholderen 14.

15 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 direkte forbundet til skylleventilcylinderens 100 øvre endehætte 112 med røret 116.

20 Når styreventilen 22 åbnes, kan sammenpresset luft og eventuelt vand i skylleventilcylinderens 100 øvre kammer 172 udtømmes, først ved udvidelsen af luft i det øvre kammer 172 og dernæst ved opadgående bevægelse af stemplet 152 som følge af den resulterende trykforskel derover.

25 Udløbet fra styreventilen 22 er med et rør 192 forbundet tilbage til opsamlingsbeholderen 14 ved et punkt under udløbspakningen 158 på den omvendte kopventil 151 eller til det indre af WC-tanken 12 til udluftning af toiletskålen derved for at tilføre en hvilken som helst udtømt væske fra skylleventilens 30 16 øvre kammer 172 direkte i toiletskålen.

Som det ses af fig. 6 er et modificeret skylleventilaggregat 201 udformet til brug med en flushometer-tank af tidligere konstruktion af den i USA patent nr. 4.233.698 angivne type.

9 DK 172196 B1

Skylleventilaggregatet 201 omfatter en lodret orienteret skyl-leventilcylinder 202 med en skulder 204 imellem enderne deraf, som er beliggende på en bøsning 206. Bøsningen 206 har en del 208 med ydergevind, som strækker sig gennem en åbning i opsam-5 lingsbeholderen 14. Bøsningen 206 modtager en kombinationsmøtrik og bøsningsforlængelse 212. Egnede pakninger 214 og 216 frembringer henholdsvis en tætning mellem opsamlingsbeholderen 14 og bøsningen 206 og imellem beholderen 14 og forlængelsen 212. Bøsningsforlængelsen 212 strækker sig ned i tætningsfor-10 bindelse med en WC-skål 216.

I drift tilføres vand under vandforsyningssystemets tryk til skyllesystemet 10 gennem vandindløbsrøret 26, røret 30, vand og luftindføringsaggregatet 18, ind i opsamlingsbeholderen 14.

Når vandniveauet stiger i opsamlingsbeholderen 14, sammenpres-15 ses deri indesluttet luft, indtil trykket deraf er lig med friskvandsforsyningens tryk. Det skal bemærkes, at umiddelbart efter skylning er trykket over skylleventilens 16 stempel 152 ikke i balance som følge af strømningsbegrænsninger gennem åbningen 180. Således vil kopventilen 151 i begyndelsen ikke 20 være beliggende på ventilsædet 150 og tillader derved det indledende vand at strømme ind i opsamlingsbeholderen 14 for at passere ned toiletskålen for at opnå et ønsket niveau i skålen. Derefter elimineres lufttryksforskellen over stemplet 152 og O-ringsventilen 158 på stemplets 151 kopdel forspændes 25 til den lukkede stilling med skylleventilfjederen 170.

Når skyllestyringen 22 aktiveres, udluftes sammenpresset luft i det øvre ventilkammer 172 over stemplet 152 til atmosfæren, hvorved stemplet 152 kan bevæge sig opad mod kraften fra fjederen 170 som følge af trykforskellen derover. Når stemplet 30 152 og kopventilen 151 derpå bevæges opad, udtømmes vand op lagret i opsamlingsbeholderen 14 gennem åbningerne 130 og 132 i cylinderen 100, idet det strømmer nedad forbi den omvendte kopventil 151 på stemplet 152 og nedad i WC-skålen.

På dette driftstrin finder tre synergistiske fænomener sted.

10 DK 172196 B1

For det første udøver en nedadgående vandstrøm forbi kopventilen 151 på stemplet 152 et opadgående hydrostatisk tryk på skørtet 200 deraf, som arbejder imod kraften fra stempelfjederen 170. Når luften i opsamlingsbeholderen for det andet eks-5 panderer, nærmer trykket deraf sig atmosfærisk tryk, hvilket nedsætter trykforskellen over det løftede stempel 152, som kan bevæge sig nedad under kraften fra fjederen 170, idet der bevirkes en trykreduktion i kammeret 172 over stemplet 152. Et nedsat tryk over stemplet 152 bringer stemplet 152 og kopven-10 tilen 151 derpå til at være "ophængt" når man lige undtager lukning af udløbsåbningen 129. For det tredje sænkes vandet i beholderen 32 til det punkt, hvor luft strømmer gennem åbningerne 130 og 132 og så gennem åbningen 180 i stemplet 152. På et sådant tidspunkt, hvor trykforskellen over stemplet 152 er 15 ophævet, er skylleventilfjederen 170 i stand til at presse stemplet 152 og dets tilhørende ventil nedad for at opnå lejring af O-ringen 158 derpå imod ventilsædet 150 på den neder-ste ende af cylinderen 100, idet vandstrøm ind i WC-skålen afsluttes. Det skal bemærkes, at førnævnte arbejdsprocedure 20 ikke kræver total udtømning af vand fra opsamlingsbeholderen 32, men afslutning af skylningen derimod sikkert styres med den hastighed, hvormed lufttryksforskellen over stemplet 152 ophæves, hvilket igen styres af arealet af åbningen 180 i stemplet 152. Ventilens 151 lukkehastighed kan styres ved at 25 ændre størrelsen af overføringsåbningen 180. Jo større åbningen 180 er, desto hurtigere brydes vakuumet og desto hurtigere vil skylleventilen 151 lukke. Omvendt, jo mindre åbningen 180 er, desto langsommere lukkehastighed.

Efter afslutning af skylningen fornys vandforsyningen i opsam-30 lingsbeholderen 32 fra vandforsyningssystemet. Vand strømmer gennem indløbsrøret 26 og røret 3 0 til vand og luftindføringsaggregatet 18. Når vand strømmer forbi rørforlængelsen 74 i luftindføringsaggregatet 18, bevirker en lufttryksforskel over ventilen 64 bevægelse af denne imod forspændingen fra fjederen 35 168, til åbning af ventilen 62. Luft indføres i vandstrømmen for at forny lufttilførslen i opsamlingsbeholderen 32. For-

Claims (1)

1. Hydraulisk styret trykvands-WC-skyllesystem (10), som om-30 fatter: en opsamlingsbeholder (14) til at oplagre vand og luft under DK 172196 B1 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, 5 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), 10 en åbndng (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 lukker vandudløbet, kendetegnet ved, at en skylleventilaktuator 15 (22) er betjenelig til at åbne en forbindelse imellem cylinde rens (100) øverste kammer (172) og det omgivende lufttryk for derved at frembringe et lufttrykdifferentiale over stemplet (152) med en opadgående kraft på stemplet (152) til mod kraften fra en fjeder (170) at opnå en opadgående bevægelse af 20 stemplet og åbning af ventilen, mens der opretholdes luftovertryk i beholderen (14) for at lette udtømningen af vand derfra under overtryk, medens lukning af skylleventilaktuatoren (22) bevirker lukning af cylinderens (100) øverste kammer (172) og stemplets (152) nedadgående bevægelse under kraften fra fjede-25 ren (170), idet stemplets (152) nedadgående bevægelse dæmpes af lufttrykdifferentialet, som på stemplet (152) udøver en opadgående kraft, som modvirker fjederens (170) nedadgående kraft, hvorhos en i stemplet (152) permanent åben luftdoseringsåbning (180) danner forbindelse mellem cylinderens (100) 30 øverste og nederste kamre, henholdsvis (172, 174) således, at trykdifferentialet over stemplet (152) ophæves ved luftstrømmen opad gennem luftdoseringsåbningen (180) for derved at opnå stemplets (152) nedadgående bevægelse ved kraften fra fjederen DK 172196 B1 (170) og ventilens lukning efter et forudbestemt tidsrum.