гидравлически регулируемая промывная система уборной, работающая при повышенном давлении

Формула изобретения

1. Гидравлически регулируемая промывная система уборной, работающая при повышенном давлении, содержащая сосуд накопителя для хранения воды и воздуха под давлением, вертикально размещенный в сосуде над выпускным отверстием цилиндр, нижний конец которого выполнен с возможностью выпуска через него воды из сосуда, в цилиндре расположен поршень, разделяющий его на верхнюю и нижнюю камеры, нижняя камера сообщена с полостью сосуда через отверстия, выполненные в стенке цилиндра, поршень соединен с запорным органом, закрывающим выпускное отверстие для прекращения слива воды, верхняя камера цилиндра и сосуд накопителя связаны со средством, соединяющим их с источником воды под давлением, при этом верхняя камера цилиндра соединена с нормально закрытым клапаном управления, сообщающим при своем срабатывании верхнюю камеру с атмосферой и тем самым обеспечивающим перепад давления, действующий на поршень в сторону открытия выпускного отверстия, отличающаяся тем, что средство для соединения верхней камеры цилиндра и сосуда накопителя с источником подачи воды под давлением выполнено в виде коллектора, один выходной соединительный элемент которого связан с сосудом накопителя, а второй выходной соединительный элемент, имеющий большее проходное сечение, чем первый соединительный элемент, связан с верхней камерой цилиндра.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что клапан управления сообщен с верхней камерой цилиндра посредством соединительного элемента, проходное сечение которого больше, чем проходное сечение второго выходного соединительного элемента коллектора.

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что каналы соединительных элементов, связанных с сосудом накопителя, верхней камерой цилиндра и клапаном управления выполнены круглыми в сечении и имеющими следующие диаметры, мм:

Соединительный элемент, связанный с сосудом накопителя - мин. 0,127 - ср. 0,229 - макс. 0,381

Соединительный элемент, связанный с верхней камерой цилиндра - 0,254 - 0,508 - 0,762

Соединительный элемент, связанный с клапаном управления - 0,317 - 0,635 - 0,952о

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к промывным системам туалетов, работающим при повышенном давлении и характеризуемым уменьшенным количеством потребляемой воды, необходимой для промывания.

Известна промывная система туалета, работающая при повышенном давлении /см. пат. США N 4233698, кл. E 03 D 3/04, 1980 г./ Основными компонентами указанной системы являются сосуд накопителя, клапан струйного промывания и узел управления струйным промыванием. Перечисленные компоненты устанавливаются в туалете и соединяются с системой подачи чистой воды, откуда вода поступает под давлением.

При повышении уровня воды в сосуде накопителя воздух, находящийся внутри сосуда, сжимается. Когда давление сжатого воздуха в сосуде накопителя становится равным давлению подачи чистой воды, подача воды в сосуд накопителя прекращается и система приходит в рабочее состояние. При включении устройства управления струйным промыванием сжатый воздух в сосуде накопителя с высокой скоростью выталкивает хранящуюся воду в унитаз туалета, смывая из него отходы сильным напором струи при минимальном потреблении воды.

В промывных системах туалета, работающих при повышенном давлении, аналогичных системе, описанной выше, использовано пневматическое устройство управления струйного промывания, которое является недостаточно надежным в связи с тем, что низкое давление в системе подачи чистой воды может привести к самопроизвольному закрыванию клапана струйного промывания.

Известна также промывная система туалета по пат. США N 3677294, кл. E 03 D 3/04, 1972 г., содержащая сосуд накопителя для хранения воды и воздуха под давлением, вертикально размещенный в сосуде над выпускным отверстием цилиндр. Нижний конец цилиндра выполнен с возможностью выпуска через него воды из сосуда. В цилиндре расположен поршень, разделяющий его на верхнюю и нижнюю камеру. Нижняя камера сообщена с полостью сосуда накопителя через отверстия, выполненные в стенке цилиндра. Выпускное отверстие сосуда перекрывается запорным органом, соединенным с поршнем. Верхняя камера цилиндра и сосуд накопителя связаны со средством, соединяющим их с источником воды. Кроме того, верхняя камера цилиндра соединена с нормально закрытым клапаном управления, сообщающим при своем срабатывании камеру с атмосферой.

Недостатком указанной системы является конструктивная сложность средства, соединяющего верхнюю камеру цилиндра и сосуд накопителя с источником подачи воды.

Задачей изобретения является упрощение конструкции средства, соединяющего верхнюю камеру цилиндра и сосуд накопителя с источником подачи воды под давлением, а также повышение надежности струйного промывания без увеличения потребления воды.

Технический результат достигается тем, что в гидравлически регулируемой промывной системе туалета, работающей при повышенном давлении, содержащей сосуд накопителя для хранения воды и воздуха под давлением, вертикально размещенный в сосуде над выпускным отверстием цилиндр, нижний конец которого выполнен с возможностью выпуска через него воды из сосуда, в цилиндре расположен поршень, разделяющий его на верхнюю и нижнюю камеры, нижняя камера сообщена с полостью сосуда через отверстия, выполненные в стенке сосуда, поршень соединен с запорным органом, закрывающим выпускное отверстие для прекращения слива воды, верхняя камера цилиндра и сосуд накопителя связаны со средством, соединяющим их с источником воды под давлением, при этом верхняя камера цилиндра соединена с нормально закрытым клапаном управления, сообщающим, при своем срабатывании верхнюю камеру с атмосферой и тем самым обеспечивающим перепад давления, действующий на поршень в сторону открытия выпускного отверстия, согласно изобретению, средство для соединения верхней камеры цилиндра и сосуда накопителя с источником подачи воды под давлением выполнено в виде коллектора, один выходной соединительный элемент которого связан с сосудом накопителя, а второй выходной соединительный элемент, имеющий большее проходное сечение, чем первый соединительный элемент, связан с верхней камерой цилиндра.

Кроме того, клапан управления сообщен с верхней камерой цилиндра посредством соединительного элемента, проходное сечение которого больше, чем проходное сечение второго выходного соединительного элемента коллектора.

При этом каналы соединительных элементов, связанных с сосудом накопителя верхней камерой цилиндра и клапаном управления, выполнены круглыми в сечении и имеющими следующие диаметры, (в мм), приведенные в табл. 1 в конце текста.

В работе данной системы использована разность площадей отверстий выходных соединительных элементов коллектора, а именно, площадь поперечного сечения выходного соединительного элемента, сообщенного с верхней камерой цилиндра больше площади поперечного сечения отверстия выходного соединительного элемента, сообщенного с сосудом накопителя. В результате этого в процессе пополнения системы водой вода вначале заполняет верхнюю камеру цилиндра клапана струйного промывания, создавая усилие, действующее на поршень вниз в сторону закрытия запорного органа. Причем указанное усилие больше, чем усилие, действующее на поршень вверх, поскольку давление в сосуде накопителя нарастает медленнее.

Когда верхняя камера заполнится, вся вода из источника поступления воды будет направлена в сосуд накопителя.

Причем, если произойдет утечка из верхней камеры цилиндра в нижнюю, обусловленная перепадом давлений в указанных камерах в течение периода наполнения, то она будет продолжаться только до наступления равновесия давлений в системе. Таким образом, на надежность системы не влияет утечка, возникшая в результате повреждения U-образного уплотнения головной части поршня, поскольку данная утечка будет продолжаться только в течение пополнения системы водой до наступления равновесия.

Кроме того, даже небольшой поток воды, обусловленный низким давлением в системы подачи воды, будет обеспечивать закрытие клапана струйного промывания, так как вода вначале направляется в верхнюю камеру цилиндра клапана.

Необходимо отметить, что площадь поперечного сечения регулирующей трубки, соединяющей верхнюю камеру цилиндра с ручным клапаном ручного управления струйным промыванием должна быть по меньшей мере на 50% больше, чем площадь поперечного сечения трубки подачи воды, направляющей воду в верхнюю камеру цилиндра клапана струйного промывания.

Кроме того, клапан управления струйным промыванием должен характеризоваться медленным закрыванием, чтобы обеспечить полный излив воды из сосуда накопителя.

Описание изобретения иллюстрируется чертежами.

На фиг. 1 изображено продольное частичное сечение промывной системы туалета, работающей при повышенном давлении.

На фиг. 2 изображен вид по стрелке "2" на систему, показанную на фиг. 1.

На фиг. 3 изображено сечение "3-3" вида, показанного на фиг. 2.

На фиг. 4 изображено в увеличенном масштабе поперечное сечение узла клапана струйного промывания, обозначенное поз. 4 на фиг. 1.

На фиг. 1 видно, что промывная система туалета 1, работающая при повышенном давлении, в соответствии с предпочтительным конструктивным вариантом воплощения настоящего изобретения, скомпонована с обычным туалетным бачком 2. Основными узлами системы 1 являются сосуд накопителя 3, узел клапана струйного промывания 4, коллектор впуска воды и воздуха 5 и клапан ручного управления струйным промыванием 6.

Вода в промывную систему 1 подается из источника избыточного давления (не показано) через имеющий наружную резьбу впускной патрубок 7 и впускную трубку 8. Впускной патрубок 7 расположен в дополнительном отверстии 9 туалетного бачка 2. Вода без ограничений поступает вверх по трубке 8, а оттуда по боковому трубопроводу 10 к коллектору впуска воды и воздуха 5 (см. фиг. 2).

Размер сосуда накопителя 3 определяется требованиями получения энергии определенной величины. В описываемом конструктивном варианте сосуд накопителя 3 содержит цилиндрический, ориентированный в горизонтальном направлении первый бачок 11 и два ориентированных вертикально и установленных сверху вспомогательных бачка 12 и 13.

Как видно на фиг. 3, коллектор впуска воды и воздуха 5 установлен на первом бачке 11 сосуда накопителя 3. Отбортованный штуцер держателя 14 закреплен на бачке 11 гайкой 15. Штуцер держателя 14 имеет верхнюю часть 16 с резьбой на наружной поверхности для ввинчивания в коллектор впуска воды 5.

Как видно на фиг. 2, коллектор 5 имеет входной соединительный элемент 17, связанный с трубопроводом 10, идущим от впускной трубки 8, а также направленный в противоположную сторону другой соединительный элемент 18, связанный с трубопроводом 19, ведущим к клапану струйного промывания 4. При наличии давления в системе, вода под давлением свободно проходит по впускной трубке 8, трубопроводу 10 и через впускной коллектор 5 к клапану струйного промывания 4 и к сосуду накопителя 3.

На фиг. 3 также видно, что узел впуска воздуха 20 связан с другим соединительным элементом 21 коллектора 5. Узел впуска воздуха 20 содержит штуцер держателя 22, имеющий короткую соединительную часть 23 с наружной резьбой, которая входит в имеющий внутреннюю резьбу соединительный элемент 21 коллектора 5. Штуцер 22 имеет вторую резьбовую соединительную часть 24, которая входит в резьбовое отверстие крышки 25. Кроме того, в крышке выполнено отверстие 26 для прохода штока 27 клапана впуска воздуха 28. Клапан 28 имеет радиальный фланец 29, в исходном состоянии опирающийся на седло 30, выполненное в крышке 25.

Клапан 28 в исходном состоянии смещен давлением воды в закрытое положение. При уменьшении давления в сосуде накопителя в результате истечения воды в процессе смыва клапан 28 приводится в состояние, пригодное для открытия, а затем открывается перепадом давлений. Пружина 31 предназначена только для позиционирования клапана впуска воздуха 28 в тот момент, когда на него действует перепад давления, образованный проходящим через коллектор потоком воды.

Трубка 32 проходит вниз через центральный канал 33 в штуцере 14 и расположена в направлении протекания потока воды в сосуд накопителя 3. Под действием перепада давления, созданного протекающим потоком воды, клапан 28 смещается в открытое положение и находится в нем до тех пор, пока наружное давление воздуха превышает давление воздуха внутри сосуда накопителя. При наличии указанного перепада давления воздух втягивается в протекающий поток воды, пополняя воздух в сосуде накопителя 3 саморегулирующимся образом.

В соответствии с настоящим изобретением узел клапана струйного промывания 4 (фиг. 4) содержит вертикально установленный цилиндр 34, имеющий верхнюю концевую часть 35 с наружной резьбой. Указанная часть соединена с внутренней резьбой патрубка 36 первичного бачка 11 сосуда накопителя 3. На цилиндре 34 клапана струйного промывания выполнен паз 37 для кольцевого уплотнения 38, которое уплотняет место контакта цилиндра 34 и патрубка 36 сосуда накопителя 3.

Узел клапана струйного промывания 4 выполнен в виде автономного узла, целиком удаляемого из сосуда накопителя 3 путем вращения цилиндра 34 относительно сосуда накопителя 3. В результате вращения происходит вертикальное перемещение цилиндра до его выхода из сосуда накопителя.

Цилиндр 34 клапана струйного промывания снабжен верхней крышкой 39 с наружной резьбой, взаимодействующей с внутренней резьбой 40, выполненной в верхней концевой части 35 цилиндра 34. Верхняя крышка 39 имеет отверстие 41 с внутренней резьбой для соединения с резьбовым штуцером 42 угольника 43.

Трубка 44 с относительно большим внутренним диаметром соединяет угольник 43 со срабатывающим от руки клапаном управления струйным промыванием 6 для обеспечения струйного промывания системы 1.

Кроме того, в верхней крышке 39 имеется второе отверстие 45 с внутренней резьбой для соединения с впускным штуцером 46. Штуцер 46 соединен с коллектором впуска воды 5 трубопроводом 19.

В нижней концевой части 47 цилиндра 34 выполнены два отверстия 48 и 49 для входа воды внутрь цилиндра и для последующего ее слива из узла клапана струйного промывания 4. Отверстия 48 и 49 расположены непосредственно над кольцевым пазом 50 в цилиндре 34. В кольцевом пазу 50 размещено уплотнительное кольцо 51. Уплотнительное кольцо 51 контактирует с коническим седлом 52, выполненным на резьбовом переходнике 53 узла клапана струйного промывания. Часть 54 переходника, на которой выполнена наружная резьба, входит в отверстие 55 с внутренней резьбой в первом бачке 11 сосуда накопителя 3. Прокладка 56 уплотняет место контакта резьбового переходника 53 и сосуда накопителя 3. Таким образом, нижний конец 47 цилиндра 34 уплотнен относительно сосуда накопителя 3.

Нижняя концевая часть 47 цилиндра 34 выполнена конической с образованием кольцевого конического седла 57, с которым контактирует направленный вниз запорный орган 58, соединенный с поршнем 59 узла клапана струйного промывания. Запорный орган 58 выполнен чашеобразным, повернутым открытой стороной в сторону, противоположную поршню.

На запорном органе 58 выполнен кольцевой паз 60 для размещения в нем уплотнительного кольца 61. В закрытом состоянии клапана уплотнительное кольцо 61 контактирует с коническим седлом 57 цилиндра 34. Запорный орган 58 соединен с головной частью 62 поршня 59 промежуточной шейной частью 63. В головной части 62 поршня выполнен кольцевой паз 64 для размещения в нем кольцевого манжетного уплотнения 65, имеющего в радиальном сечении U-образную форму. Кольцевое манжетное уплотнение находится в скользящем контакте с внутренней стенкой 66 цилиндра 34.

Поршень 59 в исходном состоянии смещен вниз относительно цилиндра 34 в положение, показанное на фиг. 4, посредством спиральной пружины сжатия 67. В этом положении уплотнительное кольцо 61 чашеобразного запорного органа 58 контактирует с кольцевым коническим седлом 57 цилиндра 34, уплотняя место их контакта и предотвращая слив воды из сосуда накопителя.

Головная часть 62 поршня 59 делит цилиндр 34 на верхнюю камеру 68 между головной частью 62 и верхней крышкой 39 и нижнюю камеру 69, расположенную под головной частью 62.

Клапан управления струйным промыванием 6, используемый для приведения в действие узла клапана струйного промывания системы 1, является клапаном обычной конструкции, например, клапаном с кнопочным управлением Model 190-0, поставляемым из Mensfield Plumbing Products, Perrisville, Ohio. Клапан 6 непосредственно соединен с верхней крышкой 39 цилиндра клапана струйного промывания 34 с помощью трубопровода 44. При включении клапан управления 6 обеспечивает выход сжатого воздуха и воды из верхней камеры 68 цилиндра 34 и снижение давления в указанной камере. При этом поршень 59 начнет перемещаться вверх под действием давления воды и воздуха, содержащихся в нижней камере 69 цилиндра и в сосуде накопителя 3.

Впускное отверстие клапана управления 6 соединено трубопроводом 7 (см. фиг. 1) с сосудом накопителя в точке, расположенной ниже уплотнения 61 чашеобразного запорного органа 58 или соединено с внутренней полостью бачка 2.

Важно отметить, что существует критические соотношения между скоростями потока воды в отдельных частях коллектора и трубопровода, ведущего к клапану управления. Эти соотношения определяются площадями проходных сечений соединительного элемента, связанного с сосудом накопителя, соединительного элемента, связанного с клапаном струйного промывания и соединительного элемента, связанного с клапаном управления.

При условии, что все отверстия и трубопроводы являются круглыми в сечении, в данном конструктивном варианте диаметры нижеуказанных элементов имеют следующие величины диаметров (в мм), приведенные в табл. 2 в конце текста.

Количество остаточной воды в унитазе (на фиг. не показан) после струйного промывания может быть отрегулировано в зависимости от размера унитаза путем выбора соответствующего отношения диаметров.

При работе вода под давлением подается через трубку впуска воды 8, трубопровод 10, коллектор впуска воды и воздуха 5 в верхнюю камеру 68 цилиндра клапана струйного промывания 34, а также в сосуд накопителя 3. С учетом того, что отверстия соединительных элементов, связанных с клапаном струйного промывания 4 и с сосудом накопителя 3, имеют круглую форму, подающий трубопровод, идущий в верхнюю камеру 68 клапана струйного промывания 4 имеет приблизительно в два раза больший диаметр, чем подающий трубопровод, ведущий в сосуд накопителя 3. Это позволяет вначале заполнить водой верхнюю камеру 68 цилиндра и сместить поршень 59 и запорный орган 58 вниз, обеспечивая закрытое положение клапана еще до заполнения сосуда накопителя 3.

После того, как верхняя камера 68 цилиндра 34 будет заполнена и запорный орган 58 закроет седло, весь поток воды будет направлен в сосуд накопителя 3. При повышении уровня воды в сосуде накопителя воздух, находящийся в нем, сжимается до тех пор, пока его давление не сравняется с давлением подачи воды.

При включении клапана управления струйным промыванием 6, давление воды в верхней камере 68 клапана струйного промывания резко падает, создавая перепад давлений, действующий на поршень 59. Под действием указанного перепада поршень 59 перемещается вверх, преодолевая усилие пружины 68. При этом важно, чтобы внутренний диаметр соединительного элемента 43 и внутренний диаметр трубопровода 44, расположенного между верхней камерой 68 и клапаном управления 6 был больше, чем диаметр соединительного элемента, сообщенного с верхней камерой клапана струйного промывания 4 по меньшей мере в 1,25 раза.

Когда поршень 59 с запорным органом 58 перемещаются вверх, вода, содержащаяся в сосуде накопителя 3, сливается через отверстия 48 и 49 в цилиндр 34 и истекает вниз за чашеобразный запорный орган в унитаз туалета.

Поток воды, протекающий ниже запорного органа, оказывает на его юбку 71 гидростатическое давление, которое направлено в сторону, противоположную действию пружины 67. Это приводит к удержанию запорного органа 58 в открытом положении до тех пор, пока сосуд накопителя не опустеет.

Когда воздух в сосуде накопителя 3 расширяется, его давление приближается к атмосферному давлению, уменьшая перепад давления, действующий на поднятый поршень 58 и позволяя поршню опуститься вниз под действием давления воды и пружины 67 до упора уплотнительного кольца 61 запорного органа 58 в седло 57, выполненное на нижнем конце цилиндра 34, прекращая поток воды в унитаз. Причем описанная рабочая процедура не обязательно должна сопровождаться полным истечением воды из сосуда накопителя 11. Завершение струйного промывания зависит от скорости, с которой уменьшается перепад давления на поршень 59. А скорость, в свою очередь, определяется отношением площадей поперечных сечений соединительных элементов, связанных с клапаном струйного промывания и с сосудом накопителя.

После завершения струйного промывания вода из системы подачи воды поступает в сосуд накопителя 3. Вода течет через впускную трубку 8 и трубопровод 10 к коллектору впуска воды и воздуха 5. При протекании воды мимо трубки 32 узла впуска воздуха 5 в сосуд накопителя 3, воздух вводится в поток воды и поступает в сосуд накопителя 3 для пополнения в нем воздуха. Пополнение саморегулируется за счет того, что при поступлении в сосуд накопителя достаточного количества воздуха его давление обеспечит закрытие клапана 28.

Промывная система туалета характеризуется рядом преимуществ перед известными системами, обеспечивая эффективный, дешевый узел клапана струйного промывания с принудительным гидравлически регулируемым приведением в действие клапана струйного промывания.

Выше описан предпочтительный вариант воплощения настоящего изобретения, однако изобретение может быть модифицировано без отклонения от объема формулы изобретения.