способ управления спускным клапаном, предпочтительно спуском туалета или подобного устройства в вакуумной коллекторной системе, и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Устройство для управления спускным клапаном (3), предпочтительно спуском туалета или подобного устройства в вакуумной коллекторной системе, где устройство и спускной клапан приводятся в действие вакуумом, создаваемым в коллекторной системе (27), включающее, по крайней мере три рабочих клапана, отличающееся тем, что указанные рабочие клапаны - первый (10), второй (9) и третий (11) - имеют возможность возвращаться в исходное состояние посредством общего поршневого штока в форме кулачка (12), который приводится в действие поршнем (7) в цилиндрической камере (6), посредством чего первый клапан (10), приводимый в действие пусковым устройством (23), сообщает цилиндрическую камеру (6) с источником вакуума во втором клапане (9), приводимом кулачком (12) и связывающим источник вакуума в коллекторной системе (27) с приводным устройством (29, 64) спускного клапана (3), а третий клапан (11) связывает спускное кольцо (2) или подобное устройство с источником воды через трубы и каналы (33, 34).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что клапаны (9,10,11) выполнены каждый в виде балансира с подвижным коромыслом (36, 37, 38), которое подпружинено пружиной (13) и одним концом связано с эластичным телом (14) клапана, сконструированным с возможностью плотного прилегания к клапанным седлам (15, 16, 17, 18, 19) для отверстий, расположенных на одной или обеих сторонах корпуса клапана, а другой конец коромысла имеет возможность перемещения под воздействием пускового устройства или кулачковых выступов (28, 35, 32) на кулачке (12) для закрывания или изменения проходящего через клапан потока.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что управляющее устройство снабжено четвертым рабочим клапаном (42), сконструированным для быстрой эвакуации соответственного выхода воздуха в приводное устройство (29, 64) для спускного клапана (3), при этом четвертый клапан управляется вторым клапаном (9).

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что четвертый клапан выполнен в виде коромысла (45, 47), причем коромысло (37) установлено с возможностью перемещения цилиндропоршневым механизмом (43, 44), поршень которого подпружинен пружиной (46) для удержания одного конца коромысла в нижнем положении, из-за чего тело (47) клапана на другом конце плотно прижато к верхнему седлу (48) клапана в исходной позиции и может быть передвинуто поршнем (43) до упора в нижнее седло (49) под управлением второго клапана (9).

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пусковое устройство выполнено в виде защелки (39), которая подпружинена пружиной (40) и может приводиться в действие кнопкой (22) через провод (24), при этом защелка установлена для прижатия клапанного коромысла (37) клапана (10) в исходном положении к пружине (13), а тело (14) клапана перекрывает седло (17) клапана, открывая вакуумный резервуар, причем защелка освобождает коромысло (37), когда его высвобождают из запирающего положения, таким образом тело (14) клапана открывает седло (17) клапана и закрывает седло (18) клапана.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что защелка (39) возвращается в исходное положение, когда выступ (35) кулачка (12) находится в его верхней позиции и нажимает на клапанное коромысло (37), возвращая его в исходное положение.

7. Способ управления спускным клапаном (3), предпочтительно, спуском туалета или подобного устройства в вакуумной коллекторной системе, включающий открывание и закрывание спускного клапана при помощи устройства для управления, отличающийся тем, что спускной клапан открывают и закрывают со скоростью, обеспечивающей время открывания и закрывания соответственно 0,25 и 0,4 с.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для управления спускным клапаном, предпочтительно спуском туалета или подобного устройства в вакуумной коллекторной системе.

В вакуумных канализационных системах вакуум обеспечивается одним или более вакуумными насосами, которые также непосредственно сообщены с собирающей трубой (дренажная труба) из туалетов, писсуаров или подобных устройств в системе или сообщены с вакуумной цистерной, к которой присоединены собирающие трубы.

Недостатком общеизвестных вакуумных канализационных систем является сильный шум, создаваемый при спуске туалетов, т.е. когда спускной клапан соответствующего туалета или подобного устройства открывается. Особенно пик шума приходится на момент начала открывания спускного клапана и другой пик шума возникает в момент начала закрывания клапана. Эти пиковые уровни шумов возникают из-за дросселирования через выпускное отверстие спускного клапана.

Известно несколько способов и устройств, направленных на уменьшение шума из туалетов и аналогичных устройств в вакуумных канализационных системах. Между прочим, общеизвестно использование воздухонепроницаемых или шумопоглащающих туалетных крышек, а также использование искусственного воздушного потока во взаимосвязи со спускным клапаном. Но такие способы и устройства уменьшают шум совершенно незначительно, т.е. 1-3 dB.

Наиболее близким к заявленному способу является способ управления спускным клапаном, предпочтительно спуском туалета или подобного устройства в вакуумной коллекторной системе, включающей открывание и закрывание спускного клапана (см. патент США №5007117, E 03 D 11/00, 1991). При осуществлении этого способа спускной клапан открывают и закрывают со скоростью, обеспечивающей время открывания и закрывания около 0,6 секунды.

Наиболее близким к заявленному устройству является устройство для управления спускным клапаном, предпочтительно спуском туалета или подобного устройства в вакуумной коллекторной системе, где устройство и смывной клапан приводятся в действие вакуумом, создаваемым в коллекторной системе, при этом устройство включает по крайней мере три рабочих клапана (патент США №5317763, E 03 D 9/14, 1994).

Неожиданно при проверке спуска в вакуумных туалетах изобретатель обнаружил, что шум может быть существенно снижен уменьшением отверстия и времени закрывания спускного клапана. В соответствии с изобретением изобретатель пришел к способу управления спускным клапаном, предпочтительно спуском туалета или подобного устройства в вакуумной коллекторной системе, включающему открывание и закрывание спускного клапана при помощи устройства для управления, отличающемуся тем, что спускной клапан открывают и закрывают со скоростью, обеспечивающей время открывания и закрывания соответственно 0,25 и 0,4 секунды.

Далее изобретатель пришел к созданию устройства для управления спускным клапаном, предпочтительно спуском туалета или подобного устройства в вакуумной коллекторной системе, где устройство и спускной клапан приводятся в действие вакуумом, создаваемым в коллекторной системе, включает по крайней мере три рабочих клапана. Указанные рабочие клапаны имеют возможность возвращаться в исходное состояние посредством общего поршневого штока в форме кулачка, который приводится в действие поршнем в цилиндрической камере, посредством чего первый клапан, приводимый в действие пусковым устройством, сообщает цилиндрическую камеру с источником вакуума во втором клапане, приводимом кулачком и связывающим источник вакуума в коллекторной трубе с приводным устройством спускного клапана, а третий клапан связывает спускное кольцо или подобное устройство с источником воды через трубы и каналы.

Независимые пункты 1 и 2 формулы изобретения определяют основные существенные признаки изобретения.

Кроме того, заявленное устройство характеризуется также тем, что указанные три клапана выполнены каждый в виде балансира с подвижным коромыслом, которое подпружинено пружиной и одним концом связано с эластичным телом клапана, сконструированным с возможностью плотного прилегания к клапанным седлам для отверстий, расположенных на одной или обеих сторонах корпуса клапана, а другой конец коромысла имеет возможность перемещения под воздействием пускового устройства или кулачковых выступов на кулачке для закрывания или изменения проходящего через клапан потока.

Управляющее устройство может быть снабжено четвертым рабочим клапаном, сконструированным для быстрой эвакуации соответственного выхода воздуха в приводное устройство для спускного клапана, при этом четвертый клапан управляется вторым клапаном. Четвертый клапан выполнен в виде коромысла, которое установлено с возможностью перемещения цилиндропоршневым механизмом, поршень которого подпружинен пружиной для удержания одного конца коромысла в нижнем положении, из-за чего тело клапана на другом конце плотно прижато к верхнему седлу клапана в исходной позиции и может быть передвинуто поршнем до упора в нижнее седло под управлением второго клапана. Пусковое устройство может быть выполнено в виде защелки, которая подпружинена пружиной и может приводиться в действие кнопкой через провод, при этом защелка установлена для прижатия клапанного коромысла клапана в исходном положении к пружине, а тело клапана перекрывает седло клапана, открывая вакуумный резервуар, причем защелка освобождает коромысло, когда его высвобождают из запирающего положения, таким образом тело клапана открывает седло клапана и закрывает седло клапана. Защелка возвращается в исходное положение, когда выступ кулачка находится в его верхней позиции и нажимает на клапанное коромысло, возвращая его в исходное положение.

Изобретение будет в дальнейшем описано примерами со ссылками на чертежи.

Фиг.1 показывает диаграмму уровня шума в сравнении со временем для открывания и закрывания спускного клапана в туалете, где способ в соответствии с изобретением и усовершенствование способа сравнивается с известным решением.

На Фиг.2-4 показаны три последовательных положения туалета со спускным клапаном, устройством спуска воды и рабочим устройством в соответствии с изобретением.

На Фиг.5-7 показаны три последовательных положения тех же устройств, как на фиг.2-4, но с альтернативной кнопкой выключения и дополнительным рабочим клапаном для спускного клапана.

Как отмечено выше, уровень шума достигает пика, когда спускной клапан в туалете с вакуумной коллекторной системой соответственно открывают и закрывают. Пиковый уровень шума возникает в пропускном отверстии клапана, когда тело клапана или закрывающая часть клапана находятся на пути вверх или вниз, и образует дросселирующее пропускное отверстие клапана. Проходящая через узкое отверстие жидкость (воздух) создает шум при достижении определенной скорости. Вода в туалетном бачке также как и воздух, находящийся в системе, представляют собой массу, которая истекает с ускорением при открывании клапана. В принципе, клапан должен открываться с такой скоростью, при которой он будет полностью открыт (нет препятствия прохождению потока), прежде чем воздух достигнет скорости, при которой возникнет шум. На фиг.1 представлен уровень шума в децибелах как функция времени известного управляющего устройства, показанный пунктирной линией А, и уровень шума для способа управления в соответствии с изобретением, показанный непрерывной линией В. Непрерывная линия С показывает усовершенствование, которое будет прокомментировано в конце описания. Как видно из фиг.1, шум увеличивается, когда спускной клапан открывается, пока не достигнет верхней точки (в I), когда дросселирование клапана максимально. После этого шум уменьшается и выравнивается (в II), когда клапан полностью открыт, и далее увеличивается, когда клапан закрывается до достижения второго пика (в III), когда дросселирование клапана снова максимально. Изучая две кривые А и В диаграммы на фиг.1 можно увидеть, что время открывания так же, как и время закрывания для спускного клапана по способу управления в соответствии с изобретением значительно меньше, чем в известном решении. Точнее, время открывания и закрывания по изобретению составляет соответственно 0,25 и 0,4 с, тогда как время открывания и закрывания по известным решениям составляет 0,6-0,8 и 0,6-1,3 соответственно. Уровень шума также гораздо ниже, близок к 15 dB.

По настоящему изобретению было обнаружено, что шум в вакуумной коллекторной системе, где использован спускной клапан в туалете или подобном устройстве, может быть уменьшен в большой степени уменьшением времени открывания и закрывания спускного клапана. Испытания показали, что спускной клапан в известных вакуумных коллекторных системах работает при времени открывания от 0,6 до 1 с и при времени закрывания от 0,6 до 1,6 с. Любое уменьшение времени открывания и закрывания спускного клапана в таких системах ниже 0,6 с дает уменьшение шума в спускном клапане.

Вопрос, возможно ли достигнуть времени открывания и закрывания ниже этих значений, будет зависеть от того, достаточна ли скорость спускного клапана также как рабочего устройства этого клапана. Изобретатель предварительно разработал такой быстрый спускной клапан, который описан в Норвежской патентной заявке № 943535 и который показан на фиг.2-7 (далее не будет описан).

Настоящее изобретение также относится к рабочему или управляющему устройству для спускного клапана, которое в комбинации с ранее запатентованным спускным клапаном, способно осуществлять открывание и закрывание спускного клапана за время 0,25 и 0,4 секунды соответственно. Это управляющее устройство будет описано в дальнейшем со ссылкой на фиг.2-4.

На фигурах изображен туалет 1 со спускным кольцом 2, смонтированным в нем, спускной клапан 3, размещенный в выходной трубе 4 туалета, и рабочее или управляющее устройство 5 в соответствии с изобретением, изображенное соответственно во фронтальной и боковой проекциях.

Так как компоненты на фиг.2-4 одни и те же и только обнаруживается разница последовательностей относительно функционирования изобретения, ссылки изначально отнесены к фиг.2, где описана конструкция управляющего устройства 5. Управляющее устройство состоит из верхнего цилиндра 6 с движущимся поршнем 7 и нижней клапанной коробки 8 с тремя различными рабочими клапанами, первым клапаном 9, вторым клапаном 10 и третьим клапаном 11, в дополнение к штоку в форме кулачкового механизма 12. Клапаны 9, 10 и 11 одного типа в виде коромысла, где коромысла 36, 37 и 38 соответственно подпружинены пружиной 13 и где тело 14 клапана на противоположной стороне коромысла упирается в клапанные седла (отверстия) 15, 16, 17, 18, 19 в соответствующих клапанных камерах 62 для клапанов 9, 10 и 11.

Поршень 7 подпружинен пружиной 20 и находится в нижнем положении, когда управляющее устройство и спускной клапан находятся в начальном закрытом положении, как показано на фиг.2. В этом положении клапанное отверстие 17 для рабочего клапана 10 закрыто, тогда как клапанное отверстие 18 открыто и сообщено с атмосферой через трубу 21.

Пусковое устройство 23 соединено с коромыслом 37 в клапане 10 - смотри увеличенное сечение пускового устройства 23 под туалетом на фиг.2-4. Это устройство включает защелку 39, которая подпружинена пружиной 40 и удерживает коромысло 37 под давлением пружины 13.

При нажатии пусковой кнопки 22 на пусковом устройстве тяговый тросик 24 при движении тянет защелку 39 назад, вследствие чего коромысло 37 клапана 10 открывает клапанное отверстие 17 и закрывает клапанное отверстие 18. В результате воздух проходит из камеры 41 цилиндра над поршнем 7 через трубу 21, через клапан 10 и далее через трубопровод 25 и вакуумный резервуар 26 к спускной трубе 27, находящейся под вакуумом, как показано на фиг.3, поршень 7 теперь будет перемещаться в верхнее положение.

В результате выступ 28 на кулачковом механизме 12 перемещает коромысло 36 в клапане 9 таким образом, что клапан перекрывает выход 16 в атмосферу и открывает выхлоп из поршневой камеры 29 спускного клапана 3 через трубопроводы 16, 25 и далее в резервуар 26. Таким образом, спускной клапан 3 открыт для опорожнения содержимого из туалетного бачка. Перед этим устанавливают клапан 9 посредством кулачкового выступа 28, кулачковый выступ устанавливает клапан 11 поворотом коромысла тела клапана 14 от клапанного отверстия 19, так что вода истекает через клапан 11 из емкости с водой (не показано) через трубопроводы 33, 34 и к спускному кольцу 2 для спуска туалета 1.

Когда поршень 7 достигает верхней мертвой точки в цилиндре 6, кулачковый выступ 35 воздействует на коромысло в клапане 10, посредством чего клапан возвращается в исходное положение и открывается для поступления воздуха из атмосферы через трубу 21. Одновременно с этим пусковое устройство 23 возвращается в исходное положение, таким образом, рабочее устройство будет готово для нового спуска туалета. Поршень 7 будет теперь испытывать воздействие пружины 20, возвращаясь в начальное положение, как показано на фиг.4, а кулачковый механизм будет при его обратном движении вначале возвращать в исходное положение клапан 9, так что воздух из атмосферы будет проходить через клапанное отверстие 16 через трубопровод 61 в цилиндр 29 спускного клапана 3, вследствие чего он закроется, и затем кулачковый механизм восстановит положение клапана 11, так что он перекроет поступление воды в туалет. Управляющее устройство не будет в его начальной позиции ожидания, готово к новой операции.

Скорость поршня 7 в камере 6 рабочего устройства будет, преодолевая усилие пружины 20, зависеть от того, как быстро воздух истекает из соответствующего источника в цилиндрическую камеру 41. Эта эвакуация/поступление воздуха может быть дозировано дросселирующим устройством (не показано), связанным с клапаном 10.

В предпочтительном воплощении изобретения, как показано на фиг.5-7, время открывания и закрывания спускного клапана дополнительно уменьшено за счет использования дополнительного четвертого рабочего клапана 42, предпочтительно размещенного сверху спускного клапана 3, который теперь “вырван” из туалета и показан вне его. Главное назначение четвертого клапана 42 - обеспечить для быстрого выпуска соответственно эвакуацию воздуха из цилиндра 29 спускного клапана 3 и вследствие этого быстрее завершить открывание и закрывание спускного клапана. Рабочие клапаны 9, 10 и 11 такие же, как и в предыдущем примере, но вместо соединения непосредственно с цилиндром 29 спускного клапана 3 линия соединения 61 от клапана 9 теперь соединена с устройством поршень/цилиндр 43/44 в четвертом рабочем клапане 42. Поршень 43, который удерживается в нижнем исходном положении пружиной 46, перемещается коромыслом 45 и соответственно тело клапана 47 на противоположном конце коромысла из верхней позиции, где оно упирается в седло клапана 48 (выход клапана в вакуумный резервуар 26), в нижнее положение, где оно упирается в седло клапана 49 (сообщение между атмосферой и цилиндром 29 спускного клапана).

Фиг.5-7 также показывают другое воплощение пускового устройства 50. Пусковое устройство включает в этом примере кнопку 51 с поршнем 52, подпружиненным пружиной 53, расположенной в цилиндре 54. Цилиндрическая камера 56 этого устройства заполнена жидкостью, предпочтительно воздухом, которая предназначена для пуска клапана 10 спусковым механизмом 57, 58. Жиклер 59 (далее не показан) управляет возвратом жидкости в цилиндр 56, удерживая короткое время спускной механизм 57, 58, и вследствие этого можно получить достаточное время открывания для рабочего клапана 10.

Работа конструкции, показанной на фиг.5-7, будет описана следующим образом. Фиг.5 показывает исходную позицию, где спускной клапан 3 находится в закрытом положении. При нажатии на кнопку 51 жидкость в цилиндре 56 будет через трубопровод 55 подана к спусковому механизму клапана 10, имеющему вид цилиндропоршневого устройства 57, 58 соответственно. Поршень 57 будет теперь перемещать балансир и соответственно тело 14 клапана 10 слева направо, то есть где оно закрывает отверстие 18 и открывает отверстие 17, как показано на фиг.6. Теперь воздух будет перетекать из цилиндра 41 через линию 25 в вакуумный резервуар 26. Поршень 7 с кулачком 28 теперь двигается вперед, балансир и соответственно тело 14 клапана 9 перемещается слева направо, открывает отверстие 15 и закрывает отверстие 16. Кулачок при этом включает клапан спуска воды 11 (описанный со ссылками на фиг.2-5 и поэтому не будет описываться в дальнейшем).

Как только тело 14 клапана 9 открывает клапанное отверстие 15, воздух в цилиндре 44 четвертого рабочего клапана 42 будет выходить через трубопровод 61, рабочий клапан 9 и в вакуумный резервуар 26 через линии 16 и 25. Поршень клапана 42 теперь двигается вперед и соответственно коромысло 45 также как тело клапана 47 закрывает отверстие 49 и открывает клапанное отверстие 48. Воздух теперь быстро выходит из цилиндра 29 спускного клапана непосредственно в вакуумный резервуар 26 через трубопровод 60, и поршень 64 и соответственно тело 63 спускного клапана 3 быстро движется вперед в его открытое положение, и туалет теперь будет спущен. Быстрый выход воздуха из цилиндра 29 спускного клапана обеспечивается использованием этого клапана, поскольку в нем применены большие клапанные отверстия, более крупный диаметр труб и более короткое расстояние между цилиндром 29 и резервуаром 26 (меньше сопротивление потоку).

Как только поршень 52 при нажатии кнопки 51 пускового устройства возвращается в исходное стартовое положение, клапан 10 вернется в начальное положение, закрывая клапанное отверстие 18, и откроет клапанное отверстие 17. Это обеспечивает подачу воздуха из атмосферы через отверстие 17 в камеру 41 управляющего клапана 5, а поршень 7 с кулачком 12 управляющего устройства будет перемещаться вниз, как показано на фиг.7 (конечный цикл). Теперь, когда кулачок 12 двигается вниз, рабочий клапан 9 вернется в исходное положение, закроет клапанное отверстие 15 и откроет клапанное отверстие 16. Это обеспечит поступление воздуха из атмосферы через клапанное отверстие 16 в клапан 9, далее через трубопровод 26 в цилиндр 44, при этом клапан 42 восстановит свое положение, закрыв отверстие 48 и открыв отверстие 49 для подачи воздуха в цилиндрическую камеру 29 спускного клапана 3 из атмосферы. Поршень 64 спускного клапана 3 будет теперь двигаться вниз, закрывая спускной клапан. Управляющее устройство и спускной клапан находятся теперь в начальном положении для нового цикла.

Кривая С на Фиг.1 показывает улучшение уровня шума с дополнительным четвертым рабочим клапаном 42. Как можно увидеть из этого графика, пиковые уровни шума I и III заметно уменьшаются вследствие того факта, что время открывания и закрывания спускного клапана уменьшается. Так, с четвертым рабочим клапаном шум уменьшился дополнительно на 6-7 децибел.

В дополнение к способу настоящее изобретение включает устройство для управления спуском воды и спускной клапан для туалетов в вакуумной канализационной системе, которое является компактным и включает всего несколько деталей, поэтому оно просто и дешево в изготовлении и монтаже и очень быстро работает.