用于冲洗阀的溢流排气罩的制作方法
【专利说明】用于冲洗阀的溢流排气罩
[0001] 相关申请交叉引用
[0002] 本专利申请根据35U. S. C. § 119 (e)要求于2013年2月15日提交的，题为 "Overflow Vent Scoop for Flush Valve"的美国临时专利申请No. 61/765, 552 的权益，该 专利的全部公开内容通过引用并入本文。
[0003] 发明背景 发明领域
[0004] 本发明涉及一种用于厕所、小便池等的冲洗阀，且更具体地涉及对这种阀的设计 进行改进以提供置于冲洗阀内的通向溢流管或排气管的开口上方的罩或盖，从而有助于转 移可能堵塞溢流管的水并有助于可能残留在阀体、阀喉和/或马桶歧管内的气体的逃逸。
[0005] 相关技术说明
[0006] 用于移走固体和液体的人类废物的马桶和马桶组件是众所周知的。通常，马桶包 括三个共同工作的系统以实现冲洗动作：（1)马桶便池的内部水通道，（2)冲洗机构，和（3) 再填充机构。这三个系统协同工作时，能实现马桶的冲洗功能。
[0007] 通常位于分体式马桶组件中的便池后部上方的马桶水箱或具有水箱部分的一体 式组件的上部中的马桶水箱，容纳用于启动将废物从马桶便池通过排污通道冲洗至下水管 的水，并容纳用清水填充便池的水。当用户想要冲洗马桶时，他按下水箱外部上的冲洗把手 或其他冲洗致动器，其在水箱内部上连接至可移动链条或杠杆或机械冲洗阀致动器。当按 下水箱外部的冲洗把手时，水箱内部上的链条或杠杆动作以提升和打开冲洗阀，致使水从 水箱流入便池，由此启动马桶冲洗。在一些马桶设计中，马桶便池并不具有在水箱的后部上 的水箱，但替代地可具有安装在马桶的后部的外壳上的、与进入水源连通的直列冲洗阀。
[0008] 在许多马桶设计中，水从冲洗阀直接流入便池入口，且接着分散进入外缘通道、喷 射通道、开口和/或通过位于马桶便池入口下方的歧管区域直接进入马桶便池。从阀释放 通过马桶便池入口的水十分迅速地进入便池，从冲洗阀进入便池的流动通常仅持续大约半 秒到四秒。水或者从外缘通道和/或沿马桶内的喷射通道向下直接流入便池中，马桶内的 喷射通道通过虹吸喷射出口将水引入马桶便池的底部。虹吸喷射将大部分的水释放到排污 通道中，从而启动虹吸动作。该虹吸动作将所有的水和废物吸出便池，使其进入排污通道。 废物和水继续通过大致U型排污通道的另一端，并被释放至连接在马桶底座的废水或污水 排水管线中。
[0009] 在冲洗中一旦水箱清空，冲洗阀关闭，浮动机构或其他类似的起动装置（根据不 同的冲洗阀和水箱设计）会启动具有可填充水箱的马桶设计中的填充阀。填充阀通过独立 的水流向水箱和便池提供清水。最终，水箱中的水填充至足以使浮子上升的高度，从而关闭 填充阀。此时，冲洗循环完成。
[0010] 政府机构不断要求减少冲洗水的用量。近年来，焦点大量聚集于减少马桶冲洗运 行所需要的水。为了说明此点，政府机构逐渐减少了用于马桶每次冲洗的水量，从20世纪 50年代之前的7加仑/冲洗减少到20世纪60年代末期的5. 5加仑/冲洗，又减少到20世 纪80年代的3. 5加仑/冲洗。1995年的国家能源政策法案现要求在美国销售的马桶可使 用1. 6加仑/冲洗（6升/冲洗）或更少的用水量。
[0011] 本领域内的一种尝试是生产一种更可靠、更有效且更强劲的1.6加仑（6升）的 重力冲洗马桶（称作"高性能马桶"（HPT)，通过提高冲洗运行中可用的水力能同时克服现 有马桶技术中的缺点，这可见于题为"High Performance Valve Assembly For Toilets" 的美国专利 No. 6, 901，610,题为"High Performance Flush Valve Assembly" 的美国专利 No. 6, 728, 975,以及题为"Toilet Assembly"的美国专利No. 6, 715, 162,这些专利与本申请 的所有人一样。这些专利的在种程度上描述辐射状入口技术、常见马桶水箱的操作和结构 以及冲洗阀结构的相关部分通过引用被纳入本文。
[0012] 用于马桶水箱的冲洗阀组件在美国专利6, 901，601、6, 723, 975和6, 715, 162中有 所描述。这些专利描述了具有阀体的冲洗阀，其阀体的基座套筒部分包括用于增大阀开口 的排放系数的辐射状入口。冲洗盖构件相对于阀体同轴且可滑动地安装，使得当冲洗盖构 件通过往复运动被从阀体移除时在冲洗盖构件和阀体之间产生阀开口。冲洗盖构件可滑动 地运动于第一位置和第二位置之间，当冲洗盖构件在第一位置处时，冲洗盖构件位于阀体 的基座套筒部分上且从而阻碍水流通过阀开口；当冲洗盖构件位于第二位置处时，第二阀 构件从阀体的基座套筒部分移除以允许水流通过阀开口。设置密封件以确保冲洗盖构件在 第一位置时的正确密封，且设置引导装置以相对于阀体对准和引导冲洗阀盖。冲洗阀组件 还包括起动装置释放机构，当冲洗盖构件到达其第二位置时，起动装置释放机构将冲洗把 手的作用施加在冲洗盖构件上，从而使得在冲洗把手返回至其相应静止位置之前冲洗盖构 件返回到其第一位置。在这种结构中，所公开的冲洗阀组件确保符合规定的水要求，且同时 提供增强的清洁和废物移除能力。冲洗阀组件实现这些功能且还释放冲洗把手的作用使得 阀开口可在规定的最小"按住"时间结束之前关闭，最小"按住"时间为1秒时，每次冲洗的 总水量不超过规定的1. 6加仑（6升）。
[0013] 用于高性能马桶的为提供给充足的冲洗阀效率而提出的替代技术可见于美国专 利No. 7, 676, 858,其提出一种冲洗阀，该冲洗阀具有带阀座的阀体，该阀座界定流动通路， 该流动通路的内部流动轮廓的部分从阀座以非线性方式逐渐变窄，使得阀座的在非线性部 分的内表面可以由多项式来表达，即阀体具有非线性弯曲的内表面。
[0014] 本申请人所有的美国专利No. 8, 079, 095公开了一种冲洗阀，该冲洗阀通过辐射 状入口以及可选的升高阀体的更有效结合，可实现节水、高冲洗效率以及如上所述的性能 目标。如果使用向上漂浮和中心引导的冲洗阀盖，这种特定的设计十分高效，因为这种盖的 向上提升可将水以360°配置引入阀开口。也就是说，当阀盖提升时，其允许水从各个方向 流入阀开口，以将水从马桶水箱提供至马桶便池。
[0015] 由于使用具有可选的辐射状入口（设计成用于增强流动并最大化通过具有标准 挡板式阀盖的阀体的水力能）的升高阀体时仍然会遇到一些问题，本领域中还做出了其他 改进。与上述的提升阀中心引导冲洗盖一同使用时，具有辐射状入口和升高阀体的冲洗阀 组件能够以减少的水量控制提升的效率和最大化的通过阀体的流动，从而在高性能冲洗阀 与高性能马桶一同使用时有用，该高性能马桶具有能够实现1. 6加仑/每次冲洗的节水标 准的马桶便池设计和冲洗流路，其中一些可被认定为高效率马桶01ET)，高效率马桶提供低 至约1. 28加仑/冲洗或更低的有效冲洗。
[0016] 使用标准的两英寸入口，即使马桶水箱内的可用于冲洗的容量低于现有技术中的 传统马桶，通过设计成与高效率马桶01ET)-起使用的高效率冲洗阀的冲洗量也是非常大 的。与这种阀体和两英寸入口一同使用的传统挡板阀盖的某些方面（在恰当时刻关闭、有 时提前关闭的能力，再打开的能力）的性能可能会被影响。在辐射状入口阀体设计中，这种 问题有时可能会加重，因为由于辐射状的存在而产生的入口开口的延伸，该辐射状的存在 的优化用于通过阀体的高效率流动。这可能需要更大尺寸的挡板以覆盖由该辐射状产生的 开口，从而导致了影响挡板盖的打开和关闭的浮力问题。这些因素可能会结合而使得标准 挡板在阀组件上的恰当打开和关闭变得困难，该阀组件配置成用于高性能马桶或优选地高 效率马桶且具有升高的阀体和辐射状入口，即使是与标准低轮廓比较，非升高的冲洗阀本 体具有标准的挡板式阀盖。
[0017] 当这些冲洗阀（无论是否适用于高效率马桶）为流动设计而优化但具有出口时， 冲洗阀设计中会遭遇的其他问题，当冲洗阀安装时，出口将流体流动直接引入马桶便池的 具有较低底板的入口室，该较低底板位于与流出冲洗阀出口的流动垂直的平面。由冲向马 桶便池的入口室的底板引起的通过阀的高流率的接触冲击产生了不被希望产生的湍流，该 湍流减少了从排出冲洗阀的出口排出的水中可获得的水力能。在可从本申请的所有人获得 的现有技术中，在冲洗阀出口的底端使用配件以将冲洗阀出口流动分流并导向进入两个独 立的方向以将流动引入外缘区域并引入马桶便池的喷射区域。这种设计的确可避免某些特 定高性能马桶设计中的一些影响问题。
[0018] 这些设计中的改进在美国专利No. 8, 266, 733(由本申请的申请人所有）有所描 述，其公开了具有升高阀体的阀，该升高阀体包括在阀体的上入口端和下入口端之间延伸 的壁，该阀体具有内表面，该内表面界定了大致纵向延伸穿过阀体且具有大致圆形横剖面 的流路。壁的至少一部分向下线性渐缩，使得存在逐渐减小的阀体直径，且锥形壁部分位于 辐射状入口部分的下方。该专利还描述了具有球状结构的阀挡板，该球状结构更容易是适 于解决由于通过阀体的高流率产生的浮力问题。
[0019] 在进一步的改进中，共同未决的美国临时申请No. 14/038, 748(通过引用并入本 文）描述了改进的冲洗阀（包括可能具有升高阀体的冲洗阀），其中阀包括将冲洗致动装置 连接至冲洗阀盖的冲洗管。该冲洗管用于在装置启动时提升或降低冲洗阀盖。浮子通过浮 子线连接至冲洗阀盖或沿冲洗管布置。浮子有效地漂浮，从而能够抵抗流动水的力并将冲 洗阀盖保持打开，从而当阀体安装在马桶上时，允许冲洗水在关闭冲洗阀盖之前通过阀体。
[0020] 流过冲洗阀（尤其是用于高性能马桶组件，优选地用于高效率马桶组件的冲洗 阀）的流动的改进产生了额外的挑战，即在能够持续节水的同时提高流动效率以持续改进 阀和马桶冲洗性能。通过许多上述高流量阀（该阀包括升高的阀体、线性或非线性的锥形 设计、提升阀设计和/或使用辐射状入口）的流动，在以下方面也可具有问题：堵塞阀的溢 流管和/或阻止气体从阀（诸如通过阀设计中的溢流管或通风管）逃逸的湍流或高流量的 水。由于通过阀的流率更多是层流性质的且更快，当阀打开以允许水通过阀体朝向马桶冲 刷时，系统内的气体可能由于进入的流动而导致堵塞。如果气体可容易地流出系统，任何的 这种影响都可被最小化。然而，流动的力可支持水进入各种不同的设计中的阀体内的溢流 管和/或排气管（气体的典型排出路径），因而将被捕集气体的容易排出路径堵塞。进入的 流动中被捕集的气体越少，则越好。其结果是，本领域中需要一种方法，以减少任何对气体 释放的消极影响，而不会消极地损害由上述改进的高性能冲洗阀获得的提高的流率和流动 动力。
【发明内容】
[0021] 本发明包括一种设计用于与冲洗阀组件一同使用的排气罩，所述排气罩包括排气 罩壁，所述排气罩壁包括上部、下部、外表面和内表面，所述下部配置成用于限定排气罩入 口开口，当所述排气罩安装在阀体上时，所述排气罩入口开口用于接收从阀体内和/或从 马桶内通过马桶入口向上流动的气体，所述内表面限定排气罩通路，所述排气罩通路用于 气体从所述排气罩入口开口向上流动，其中至少所述排气罩壁的所述上部配置成，当所述 排气罩安装在阀体上时，用于在阀体的溢流管或排气管的入口上方的位置处接触阀体的所 述内表面；且其中所述排气罩壁配置成，当所述排气罩安装在阀体上时，使流体的流