SE513084C2

SE513084C2 - Vacuum assisted water toilet

Info

Publication number: SE513084C2
Application number: SE9800919A
Authority: SE
Inventors: Clas Lindqvist
Original assignee: Clas Lindqvist
Priority date: 1998-03-19
Filing date: 1998-03-19
Publication date: 2000-07-03
Also published as: WO2001021901A1; SE9800919D0; SE9800919L

Abstract

A vacuum assisted water toilet includes a toilet bowl (2), an outlet conduit (3) that has a water seal (5), a water tank (8) having an impervious top volume (9) and a bottom valve (11), a valve means (6) in the outlet conduit (3) downstream from the water seal (5), a vacuum pipe (7) that extends from the top volume (9) to a section of the outlet conduit (3) located between the water seal and the valve means (6). The valve means (6) is adapted to be tight initially at the beginning of a toilet bowl flushing sequence. The outlet conduit (38) of the system (8) is dimensioned to accommodate a substantial volume of toilet bowl flushing water. The section (4) of the outlet conduit (3) is subjected to a vacuum through the vacuum pipe (7), before said volume of flushing water has left the flushing water conduit (38) to any significant extent, whereby the contents of the bowl (2) are caused initially to move through the water seal (5) before any substantial amount of the bowl flushing water has been delivered to the bowl (2).

Description

15 20 25 30 35 513, 084 strömning genom det första vattenlåset innan ett vakuum kan effektivt etableras nedströms toalettstolens primära vattenlås. 513, 084 flow through the first water trap before a vacuum can be effectively established downstream of the toilet seat's primary water trap.

Detta ändamål uppnås enligt uppfinningen med en konstruktion enligt det bilagda patentkravet 1.This object is achieved according to the invention with a construction according to the appended claim 1.

Utföringsformer av uppfinningen anges i de bilagda osjälvstän- diga patentkraven.Embodiments of the invention are set forth in the appended dependent claims.

Den uppfinningsenliga konstruktionen är egenartad genom att den i utströmningsriktning genomströmbara ledningsavstängnings- anordningen är anordnad att hållas stängd mellan spolningstill- fällena. Anordningen i en utföringsform bestå av en mekanisk backventil. I en annan utföringsform kan den bestå av ett vat- tenlås.The construction according to the invention is unique in that the line shut-off device which can flow through in the outflow direction is arranged to be kept closed between the flushing times. The device in one embodiment consists of a mechanical non-return valve. In another embodiment, it may consist of a water trap.

Vidare är toaletten utformad så att det krävs en viss tidsperiod mellan det ögonblick då ett spolningsförlopp initieras, och det ögonblick då vattnet börjar strömma ned i toalettskålen. Under denna tidsperiod sjunker vattennivàn i tanken. Tankens överdel är sluten och bildar en vakuumklocka. En vakuumledning sträcker sig från tankens överdel i området mellan tankens överdel och övre vattennivàn i tanken. Vakuumledningen sträcker sig ned till ledningsavsnittet mellan det första vattenlåset och det andra vattenlåset/backventilen.Furthermore, the toilet is designed so that a certain period of time is required between the moment when a flushing process is initiated, and the moment when the water begins to flow down into the toilet bowl. During this time period, the water level in the tank drops. The upper part of the tank is closed and forms a vacuum bell. A vacuum line extends from the top of the tank in the area between the top of the tank and the upper water level in the tank. The vacuum line extends down to the line section between the first water trap and the second water trap / non-return valve.

Då ett spolningsförlopp initieras, är det första vattenlåset tätt och är även det andra vattenlåset/backventilen tätt. Då vatten strömmar ut från tanken genom dess utloppsventil, men innan detta vatten i någon väsentlig omfattning strömmat ned i toalettskålen, sjunker vattennivàn i tanken och alstras ett undertryck däri. Detta undertryck fortplantas till ledningsav- snittet nedströms det första vattenlåset, varigenom vatten bör- jar sugas från skålen genom vattenlåset. Den inducerade för- skjutningen av vatten/fast material från skålen in i det första vattenlåset är anordnad att vara begränsad så att risken för insugning av luft genom det första vattenlåset i praktiken är eliminerad i tidsperioden innan vatten från tanken inströmmar i ' 1 10 15 20 25 30 35 513 084 skålen. Sá snart vätskemängden i tanken har utströmmat genom utloppsventilen, kan luft inkomma i tanken, varigenom vakuumet i tankens överdel elimineras. Denna tidpunkt inträffar ungefär vid den tidpunkt då vattnet nedströmmar i skàlens bottendel.When a flushing process is initiated, the first water trap is tight and the second water trap / non-return valve is also tight. When water flows out of the tank through its outlet valve, but before this water to any significant extent has flowed down into the toilet bowl, the water level in the tank drops and a negative pressure is generated therein. This negative pressure propagates to the pipe section downstream of the first water trap, whereby water begins to be sucked from the bowl through the water trap. The induced displacement of water / solid material from the bowl into the first water trap is arranged to be limited so that the risk of air being sucked through the first water trap is practically eliminated in the time period before water from the tank flows into the tank. 25 30 35 513 084 dish. As soon as the amount of liquid in the tank has flowed out through the outlet valve, air can enter the tank, whereby the vacuum in the upper part of the tank is eliminated. This time occurs approximately at the time when the water flows down into the bottom of the bowl.

Härefter fortskrider spolningsförloppet på konventionellt vis.Thereafter, the flushing process proceeds in a conventional manner.

Risken för en hävertverkan är på i sig konventionellt vis undanröjd genom att utloppsledningens tvärsnittsarea är väsent- ligt större än flödet genom det primära vattenlàset, och genom att luft av väsentligen atmosfärstryck kan inkomma i lednings- avsnittet nedströms det primära vattenlåset i tidsperiod efter det att tanken har tömts.The risk of a siphoning effect is in itself conventionally eliminated in that the cross-sectional area of the outlet line is significantly larger than the flow through the primary water trap, and in that air of substantially atmospheric pressure can enter the pipe section downstream of the primary water trap in the period after the tank has been emptied.

Vakuumledningen i tanken mynnande ände är företrädesvis försedd med en ventilanordning som hålles stängd mellan spolningsför- loppen. Därvid kan ventilen vara utformad automatisk, på sådant sätt att den hålles stängd enbart då vattenniván i tanken lig- ger vid sin övre gräns. Ventilen är lämpligen utformad för att öppna i riktning mot avloppsledningen vid ett undertryck i av- loppsledningen, vid ett ställe där Vakuumledningen ansluter till denna. Om vakuumledningens ventil är av flottörtyp, är företrädesivs flottören upphängd pà sådant sätt att dess funk- tion är korrekt inom ett relativt stort område för den övre vattennivàn i tanken.The vacuum line in the tank opening end is preferably provided with a valve device which is kept closed between the flushing processes. In this case, the valve can be designed automatically, in such a way that it is kept closed only when the water level in the tank is at its upper limit. The valve is suitably designed to open in the direction of the drain line at a negative pressure in the drain line, at a place where the vacuum line connects to it. If the valve of the vacuum line is of the float type, the float is preferably suspended in such a way that its function is correct within a relatively large range of the upper water level in the tank.

Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas i exempelform med hänvisning till den bilagda ritningen.The invention will be described in the following in an exemplary form with reference to the accompanying drawing.

Pig 1 visar en vakuumunderstödd vattentoalett enligt upp- finningen.Pig 1 shows a vacuum-assisted water toilet according to the invention.

Fig 2 visar schematiskt en första variant av en ventil för en vakuumledning mellan tanken och toalettstolens av- loppsledning.Fig. 2 schematically shows a first variant of a valve for a vacuum line between the tank and the toilet line of the toilet seat.

Fig 3 visar en annan variant av vakuumledningens ventil, i vertikalsektion.Fig. 3 shows another variant of the valve of the vacuum line, in vertical section.

Fig 4 visar ventilen enligt fig 3 i horisontalsektion tagen utmed linje IV-IV i fig 3. 10 15 20 25 30 35 4 513 084 Fig 1 visar en vattentoalett med en skål 2 och en avloppsled- ning 3 vilken ansluter skålen 2 via ett vattenlås 5 och en ned- ströms anordnad mekanisk, normalt stängd backventil 6 och en utloppsstuts 31 till en avloppsledning 28.Fig. 4 shows the valve according to Fig. 3 in horizontal section taken along line IV-IV in Fig. 3. Fig. 1 shows a water toilet with a bowl 2 and a drain line 3 which connects the bowl 2 via a water trap 5 and a downstream mechanical, normally closed non-return valve 6 and an outlet spout 31 to a drain line 28.

Stolen är försedd med en vattentank 8 med en bottenventil ll som är öppningsbar med ett exponerat manöverorgan 10. Ventil- anordningen 11 är av den typ som efter aktivering hálles öppen till en i förväg bestämd vattenmängd vattenmängd har utspolats.The chair is provided with a water tank 8 with a bottom valve 11 which can be opened with an exposed operating member 10. The valve device 11 is of the type which after activation was kept open until a predetermined amount of water has been flushed out.

Ventilen ll kan lyftas vanligtvis via en stång 19 som är kopp- lad till det yttre manöverelementet som här visas som en drag- knopp. Ventilarrangemanget som är av konventionell typ kan även innefatta ett höljesrör som omger dragstángen 19 och som har sin övre ände i kommunikation med tankens 8 toppvolym 9 ovanför vattnets maximinivå i tanken. Vatten kan inströmma i tanken 8 via en ledning 17 och en reglerventil 18 som bestämmer vattnets maximalnivà. Höljesröret 12 mynnar ut till undersidan av ventil- elementet ll, pà i sig konventionellt vis, för att bilda ett överfyllningsskydd för tanken 8. Tanken 8 är i sig tät.The valve 11 can usually be lifted via a rod 19 which is connected to the outer operating element which is shown here as a pull knob. The valve arrangement which is of conventional type may also comprise a casing pipe which surrounds the drawbar 19 and which has its upper end in communication with the top volume 9 of the tank 8 above the maximum level of the water in the tank. Water can flow into the tank 8 via a line 17 and a control valve 18 which determines the maximum level of the water. The casing tube 12 opens out to the underside of the valve element 11, in a conventional manner per se, to form an overfill protection for the tank 8. The tank 8 is itself tight.

I ledningsavsnittet 4 mellan vattenlàset 5 och backventilen 6 ansluter en vakuumledning 7, vilken sträcker sig upp till det inre av tankens 8 toppvolym 9. Ledningens 7 övre ände bär en ventilanordning 71 som håller vakuumledningen 7 stängd när tan- ken 8 är vattenfylld till maximalnivå.In the pipe section 4 between the water trap 5 and the non-return valve 6, a vacuum pipe 7 connects, which extends up to the interior of the top volume 9 of the tank 8. The pipe 7 carries a valve device 71 which keeps the vacuum pipe 7 closed when the tank 8 is filled to maximum level.

I fig 1 visas även en vattenledning 38 mellan ventilen ll och skålen 2.Fig. 1 also shows a water line 38 between the valve 11 and the bowl 2.

Backventilen 6 och vattenlàset 5 är i tätande tillstànd. Då skålen 2 skall tömmas, öppnas ventilen ll med manöverelementet 10. Vatten utströmmar fràn tanken 8 genom spolledningen 38 i riktning mot skålen 2. Därvid sjunker vattennivàn i tanken 8 fràn sitt maximalläge, varvid ett undertryck uppstår i topp- volymen 9. När ventilen 71 öppnar (så snart som vattennivàn 10 15 20 25 30 35 5513 084 börjar sjunka) ansättes vakuum genom ledningen 7 till avlopps- ledningsavsnittet 4. Därvid ges skålens 2 innehåll en rörelse i riktning genom vattenlàset 5. Därefter strömmar vattnet ut från ledningen 38 och ned i skålen 2, så att föroreningar i skålen 2 drives vidare genom ledningen 3. Backventilen 6 öppnar under inverkan av vattenflödet genom ledningen. Undertrycket i tan- kens 8 toppvolym 9 bryts när luft kan strömma genom ledningen 38 via höljesröret 12 och ut genom dess övre öppning 14.The non-return valve 6 and the water trap 5 are in a sealing condition. When the bowl 2 is to be emptied, the valve 11 is opened with the operating element 10. Water flows out of the tank 8 through the flushing line 38 in the direction of the bowl 2. Thereby the water level in the tank 8 drops from its maximum position, whereby a negative pressure arises in the top volume 9. When the valve 71 opens (as soon as the water level 10 15 20 25 30 35 5513 084 starts to drop) a vacuum is applied through the line 7 to the drain line section 4. The contents of the bowl 2 are then given a movement in the direction through the water trap 5. Then the water flows out from the line 38 and down in the bowl 2, so that contaminants in the bowl 2 are driven further through the line 3. The non-return valve 6 opens under the influence of the water flow through the line. The negative pressure in the top volume 9 of the tank 8 is broken when air can flow through the line 38 via the casing pipe 12 and out through its upper opening 14.

I fig 1 visas ventilen 71 som en inverterad U-krök på röret 7 så att röränden blockeras av vattnet i tanken då vattnet ligger vid maximalnivån.In Fig. 1, the valve 71 is shown as an inverted U-bend on the pipe 7 so that the pipe end is blocked by the water in the tank when the water is at the maximum level.

I fig 2 visas att ett längdparti av rörets 7 nedåt mynnande del i rörets 7 övre ändområde är ersatt av en bälg 75. Då ett under- tryck uppkommer i bälgen, kommer denna att kontraheras vertikalt så att rörets 7 ändavsnitt 76 lyfts och kan lyftas upp över den övre maximalnivån N1 för vattnet.Fig. 2 shows that a longitudinal portion of the downwardly opening portion of the tube 7 in the upper end region of the tube 7 is replaced by a bellows 75. When a negative pressure arises in the bellows, it will contract vertically so that the end portion 76 of the tube 7 is lifted and can be lifted. above the upper maximum level N1 for the water.

En stödbygel 72 är buren av rörledningen 7 ovanför bälgen 5, och är försedd med en fläns 72 med en öppning 74 för rörets ändavsnitt 76. Flänsen 72 bildar därigenom ett ändanslag för bälgen, i riktning nedåt.A support bracket 72 is carried by the pipeline 7 above the bellows 5, and is provided with a flange 72 with an opening 74 for the end section 76 of the pipe. The flange 72 thereby forms an end stop for the bellows, in the downward direction.

I fig 3 och 4 visas en annan variant av ventilen 71. Röret 7 visas sträcka sig uppåt och har sin uppåtriktade ände avslutad strax ovanför den maximala vattennivàn Nl. Rörets 7 övre ände bär en horisontell svänglagringsaxel 88, vilken bär en nedåt öppen ventilkåpa 82, som är långsträckt i en mot lagringsaxeln 88 vinkelrät riktning. I den nämnda inriktningen har kåpan 2 motsatta kortväggar 83, 87. Parallellt med ändväggen 87 finns en inre skiljevägg 84 som avgränsar en flottörkammare 85.Figures 3 and 4 show another variant of the valve 71. The pipe 7 is shown extending upwards and has its upwardly directed end terminated just above the maximum water level N1. The upper end of the tube 7 carries a horizontal pivot bearing shaft 88, which carries a downwardly open valve cover 82, which is elongate in a direction perpendicular to the bearing shaft 88. In the said orientation, the cover 2 has opposite short walls 83, 87. In parallel with the end wall 87 there is an inner partition wall 84 which delimits a float chamber 85.

Kàpans 2 tyngdpunkt är förskjuten från lagringsaxeln 88 i rikt- ning mot flottörkammaren 85. Känns 82 undre bottenrand 89 defi- nierar ett plan som i ett normalläge för den maximala vatten- nivån N1 sluttar uppåt över horisontalplanet i riktning mot 10 15 6513 084 flottörkammaren 85. Kàpans 2 innervolym 86 är nedåt avskärmad av vattenytan i dess maximalläge, så att odörer inte kan ström- ma upp genom ledningen 7 till toppvolymen 10. Om toppnivàn N1 va- rierar kan kåpan 72 svänga kring svänglagringen 88 och ändå upprätthålla en avskärmning av vakuumledningen 7, Vid tömning av tanken 8 kommer ventilen 71 att öppna så snart vattennivån sjunker under något parti av kàpans 82 undre rand 89.The center of gravity of the cover 2 is offset from the bearing shaft 88 in the direction of the float chamber 85. The lower bottom edge 89 of the baffle 82 defines a plane which in a normal position of the maximum water level N1 slopes upwards over the horizontal plane in the direction of the float chamber 85. The inner volume 86 of the housing 2 is shielded downwards by the water surface in its maximum position, so that odors cannot flow up through the line 7 to the top volume 10. If the top level N1 varies, the housing 72 can pivot around the pivot bearing 88 and still maintain a shielding of the vacuum line. 7, When emptying the tank 8, the valve 71 will open as soon as the water level drops below any portion of the lower rim 89 of the cover 82.

Modifikationer av den uppfunna anordningen är naturligtvis möj- liga. Exempelvis kan den mekaniska backventilen 9, som i det visade utföringsexemplet består av en mot stängt läge förspänd gummikàpa, ersättas med ett vattenlàs som är helt stängt mellan toalettstolens spolningsförlopp. Vidare kan naturligtvis andra utlösningsmekanismer utnyttjas för manövrering av ventilen 11, och andra anordningar tillgripas för att bryta undertrycket i tankens 8 toppvolym.Modifications of the invented device are of course possible. For example, the mechanical non-return valve 9, which in the embodiment shown consists of a rubber cap biased towards the closed position, can be replaced with a water trap which is completely closed between the flushing process of the toilet seat. Furthermore, of course, other release mechanisms can be used to operate the valve 11, and other devices are used to break the negative pressure in the top volume of the tank 8.

Claims

10 15 20 25 30 513 084 P a t e n t k r a v

Vacuum-assisted water toilet, comprising a toilet bowl (2), an outlet line (3) connecting to the bowl (2), a water drain (5) between the bowl (2) and the pipe (3), a water tank (8) whose the upper part is tight to form a tight top volume (9) in the upper part of the tank, a bottom valve (11) for emptying the tank (8), a flushing water line (38) from the emptying valve (11) to the bowl (2 ), means (17, 18) for filling the tank (8) to a certain level (N1), a valve device (6) in the drain line (3) downstream of the water trap (5), a vacuum line (7) which extends from the upper part of the tank to the drain line (3) in its line section (4) located between the water trap and the valve device (6), the vacuum line FH being arranged to establish in the line section (4) of the drain line (3) a vacuum which is generated when lowering the water level in the tank (8) after triggering a flushing process, and wherein the flushing water line (38) between the outlet of the tank valve and the bowl (2) is dimensioned to contain a substantial amount of flushing water, characterized in that the valve device is arranged to be initially tight at the beginning of a flushing process, that the vacuum line (7) is connected to the top volume of the tank (8) to apply a vacuum established therein to the line section (4) of the drain line (3) before the amount of flushing water has substantially left the flushing water line (38), whereby the contents of receptacles (2) are initially given a movement through the water trap (5) under the influence of the amount of rinsing water is substantially added to the initial content of liquid and solid material in the bowl (2) and that means (12, 14) are provided for breaking the negative pressure in the top volume of the water tank (8) at a stage of the rinsing process which approximately corresponds to the time when the rinsing water flows down into the bottom part of the bowl.

Water toilet according to claim 1, characterized in that the means (12, 14) for breaking the negative pressure in the top volume of the water tank (8) are arranged to break the negative pressure as soon as the amount of flushing liquid has flowed out of the tank (8).

Water toilet according to claim 2, characterized in that the outlet valve (11) of the water tank (8) carries an overfill protection (12, 14), whereby air can flow in through the water outlet line (38) after the closing of the tank valve (11), via the overfill protection to the peak volume of the tank (8).

Water closet according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the valve device (6) of the drain line (3) is a mechanical non-return valve.

Water closet according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the valve device (6) of the drain line (3) is a water trap.

Water toilet according to one of the preceding claims, characterized in that the end of the vacuum line (7) in the tank (8) carries a valve (71) which is arranged to be kept closed when the water in the tank (8) is at its maximum level. (N1).