专利名称：压力冲洗装置上的阀组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种压力冲洗水箱或一种如美国专利4233698和5802628所述类型的压力冲洗装置，这两个专利均为本申请的受让人Franklin Park的Sloan阀公司和Illinois所拥有，在本文中作为参考引用。具体而言，本发明涉及一种用于压力冲洗水箱上的改进型阀组件，其中压力冲洗水箱设置有以流体方式相连接的一个阀和一个活塞。本发明还提供一种具有柔性管的阀组件，该柔性管可随活塞的移动而运动。
发明内容
本发明涉及一种压力冲洗水箱，尤其是一种用于这种水箱上的改进型阀组件。
本发明的一个主要目的在于提供一种上述类型的压力冲洗水箱，这种水箱包括一阀和一活塞，该阀和活塞以流体方式连接在一起，以使活塞能够通过随阀的动作而动作的液压传动装置产生运动。
本发明的另一目的在于提供一种阀组件，当阀动作时，容纳在阀组件内的水能经阀和活塞流向一个排出口并使活塞移离与排出口密封接合的位置。
本发明的又一目的在于提供一种设置有一柔性管的阀组件，该柔性管支承在阀和活塞之间并随活塞的动作而移动。
本发明的再一目的在于提供一种设置有同轴的内、外流体通道的阀组件，其中流体通道能够存放水并允许容纳在阀组件内的水流出。
其它目的详见下面的说明书、附图和权利要求书。
本发明在下面的附图中被示意性地示出，其中附图图1为安装在一压力冲洗水箱内的阀组件的剖视图；
图2为本发明的阀组件的分解图；图3为处于完全关闭位置上的阀组件的剖视图；图4为处于完全打开位置上的阀组件的剖视图。
优选实施例的说明图1示出了一个整体上由标记10表示的压力冲洗水箱，该水箱可被安装在一个未示出的厕所水箱内。压力冲洗水箱的用途在于产生具有一定压力且数量或体积已经过测量的水，从而使冲洗装置更加有效，而且使用目前政府规定允许的水量。
水箱10可包括一个顶部壳体12和一个底部壳体14，顶部壳体和底部壳体可装配在一起，从而形成一个不透水的外壳。水箱10的内表面可包括多个隔板16或叶片18。水在入口20处进入水箱10，而入口20又与合适的导管相连接，而且这种导管可连接有一个合适的截流阀。邻近入口20处设置有一个进气壳体22，该壳体包括一个空气入口24。当水流过入口20时，水流将使空气入口24打开，从而允许空气和水进入水箱10的内部。空气和水的混合物通过内部导管26进入水箱10并被容纳在水箱内，该水箱限定了一个空腔28。一阀组件30设置在水箱10的中央位置上并在一个上部水箱口32和一个排出口34之间延伸，而排出口34又与厕所水箱(未示出)流体联通。排出口34基本上上被加工成一个圆锥形座。
在图1至4中，阀组件30包括一个整体上由标记36表示的壳体、一个整体上由标记42表示的阀、一个阀的复位弹簧44、一个波纹管46、一个活塞复位弹簧48、一个活塞50和一个套管52，其中壳体36又包括一个上部38和一个下部40。壳体的上部38大体为圆筒形，而且还设置有一个带螺纹的外表面31、一个径向腹板35和一轴向孔37。轴向孔37包括一个向里突出的凸肩39和一个与上部水箱口32径向间隔开的螺纹部分41。壳体的下部40限定了一个中空的圆筒形结构，该圆筒形结构包括一个内表面43和一个阀组件的进水口45，该进水口能够与容器空腔28流体联通。
如图2所示，壳体36通过上部容器开口32和壳体上部38之间的螺纹连接以顶端支承在水箱10内。在壳体36的底端，下部40被叶片18所支承，而叶片18沿径向设置在排出口34周围并向上伸入水箱空腔28内。壳体的上部38通过一系列凸棱54和凸舌56与下部40配套接合。凸棱54容纳在壳体下部的对应沟槽58内，而凸舌56与设置在壳体下部内表面上的一个突出的环形肋60的底侧相接合。在壳体上部38的外表面上，一个设置在壳体上部38之沟槽49内的密封件47将阀组件30与空气密封隔开。
阀42设置在壳体36内并包括一阀座61、阀座62、阀驱动器63和一个向下突出的环形裙板64，当阀打开时，该环形裙板用于引导压力作用下的水。阀座61与环形的阀密封件68一起在壳体上部和下部38、40之间形成了一个密封的隔板。阀驱动器63设置有一杆70、一头部72和一远端73。大体为圆锥形或截锥形的头部72包括一个环形沟槽74，该环形沟槽74内安装有一个O形圈密封件76，而且在通常情况下被阀的复位弹簧44偏压到邻近阀座62的位置上。从头部72向上伸出的杆70穿过壳体上部38的轴向孔37延伸，而且杆的径向移动受到向里突出的凸肩39的限制。由阀座62沿径向定位的阀座61限定了一个水道78，该水道允许在壳体上部38和壳体下部40之间形成流体联通，具体如下文所述。
阀的复位弹簧44设置在阀驱动器杆70的周围，并定位于一个由壳体上部38限定而成的容水空腔86内。阀的复位弹簧44将阀驱动器的头部72偏压到阀座62上，从而限定一个关闭的阀位置。阀的复位弹簧44的一端与阀驱动器头部72上一个面朝上的表面81相接触，而该复位弹簧的另一端被偏压到壳体上部38的一个环形凸肩82上。可通过一个环形凸起84来限制阀的复位弹簧44邻近环形凸肩82的那端沿径向的移动。在壳体36的顶部，一个安装在沟槽89内的密封件88设置在阀动件的杆70周围。该密封件被一个拧到轴向孔37的螺纹部分41上的中心轴螺母90所固定。
现参看壳体的下部40，波纹管46沿轴向设置在壳体内并直接或间接支承在阀和活塞之间。波纹管46与阀42流体联通。如图3和4所示，波纹管46包括一个上端92，该上端92沿径向设置在阀的环形裙板64的周围。环形裙板64还包括一个面朝下的凸肩94，该凸肩上安装有一个0形密封圈96，目的是将波纹管46流体密封到环形裙板上。阀42包括向下延伸的凸起98，该凸起与环形裙板64间隔一定的距离，以将波纹管46的上端92安装在环形裙板64和凸起98之间。波纹管64在壳体下部40内沿轴向由上端92延伸到下端100，而且该管最好为波纹状，如图所示。该波纹管的下端100被一个夹子或密封件99固定到套管52上。
活塞50沿周边设置在波纹管46周围。活塞50从定位在壳体36内的上端101延伸到位于壳体外的下端102。活塞整体上为一个具有一轴向通孔103的中空圆筒状伪凹形(pseudo-concave)。轴向孔103内容纳有至少一个沿轴向定位的流体导管，例如波纹管46和套管52，以使容纳在壳体内的水能够通过所述活塞沿轴向排出。在活塞的外表面上设置有一个环形沟槽104，在该环形沟槽内安装有一个U形密封圈106，以在活塞和壳体下部40的内表面43之间形成流体密封。在U形密封圈106的上方，活塞的上端101与内表面43间隔开。在打开阀42之前，活塞的下端102延伸到壳体36之外并定位在排出口34内，当阀处于关闭位置上时，防止将水排出。在排放口34处，设置在活塞下端102之环形沟槽110内的0形密封圈108起到流体密封的作用。活塞50设置在波纹管46周围并与波纹管间隔开，以允许复位弹簧48安装在活塞和波纹管之间。活塞50与波纹管46流体联通。
套管52包括一个定位在波纹管46内的上端112和一个定位在波纹管外部的下端114。此外，套管52沿轴向设置在活塞的轴向孔103内。当阀关闭时，套管的上端112沿轴向与波纹管的上端92和阀的环形裙板64间隔一定的距离。整体上为刚性且为中空圆筒形的套管52向下延伸到下端114，该下端114与活塞下端102一起延伸并与排出口34流体联通。套管的下端114限定了一个阀组件的出水口115，当阀打开时，允许容纳在阀组件30内的水流过出水口和排放口34。波纹管的下端100与套管52流体联通并使套管52与0形密封圈116及卡夹99密封接合。密封件116安装在套管52的一个面朝上的凸肩118上。在套管的下端114，活塞50和套管52通过螺纹接合直接连接，从而允许活塞与波纹管46间接连接。这样，活塞50的移动就能够使波纹管46和套管52产生相应的移动。
设置在波纹管46和活塞50之间的活塞复位弹簧48具有一个上端，该上端被偏压到阀座61的底侧并通过一个形成在阀座61之底侧的环形凸缘128来限制其径向移动。复位弹簧48的下端支承在一个环形凸肩130上，该环形凸肩设置在活塞50的轴向孔103内。当清空水箱时，复位弹簧48将活塞50偏压到一个关闭位置上，以使活塞下端102延伸到壳体36之外并定位在排放口34内。活塞下端102通过密封件108与排放口34形成流体密封，从而当阀组件30尚未动作时，防止将容纳在水箱10中的水排出。
现参看波纹管46，该波纹管46直接或间接支承在阀42和活塞50之间并在阀42和活塞50之间形成流体联通。当阀42动作时，波纹管46可随活塞50的轴向移动而沿轴向伸缩。波纹管的上端92在轴向移动过程中仍然保持固定不动，而下端100则随活塞50的轴向移动而移动。因此，当活塞沿轴向向上移动时，波纹管的下端100将向上移动，而上端92则保持固定不动，从而使波纹管沿其轴线折叠或缩回。反之，当活塞沿轴向向下移动时，波纹管的下端100向下移动，从而使波纹管46沿轴向伸长。当然，可以采用任何类型的柔性管或能够随活塞的移动而移动的类似部件来替代波纹管，但能够随活塞的移动而沿轴向缩回和伸出的管是最佳的。
波纹管46还分别限定了同轴的内部流体通道132和外部流体通道134，当阀关闭时，这两条通道被阀42流体密封。内部通道132与排出口34流体联通并由波纹管46、套管52和阀的环形裙板64的内表面限定而成。内部通道132穿过活塞的轴向孔103延伸，从而当阀动作时，容纳在壳体内的水能够通过活塞沿轴向排出。外部通道134与位于阀组件进水口45处的压力冲洗水箱10流体联通，并当阀42关闭时，容纳处于压力作用下的水。如图3和4所示，外部通道134设置在波纹管46周围，而且通道的周边以壳体的内表面43为界，限定了外部通道134的内部边界。在外部通道内，水能够流入由波纹管46和活塞的轴向孔103限定而成的环形空间内及由活塞50和壳体内表面43限定而成的环形空间内。U形密封圈106和O形密封圈120可防止水流向外部通道134的下游。外部通道134内的水与容水空腔86通过水道78流体联通，从而当水由水箱流入阀组件内时，使水能够由外部通道134流入容水空腔86内。容纳在外部通道134内的水及复位弹簧48一起将活塞50偏压到一个关闭位置上。当阀保持在关闭状态下时，外部通道134和容水空腔86接收并存放来自水箱10的水。
图4示出了处于完全打开位置上的阀组件。下面将对阀组件30的操作加以说明。首先，阀驱动器63的远端73被向上拉动，以打开阀42。该操作可直接由使用人员来完成或通过一个具有一个或多个部件的机械连杆机构间接完成。阀驱动器63向上的移动将使致动器的头部72离开阀座62并沿轴向压缩阀的复位弹簧44。一旦阀42被打开，那么处于压力作用下并容纳在容水空腔86内的水就会通过内部通道132排出并离开阀组件的出水口115。水的突然释放将使阀组件30内的压力下降并形成一个压差，这种压差使水从外部通道134经水道78流入容水空腔86内。当阀保持在打开状态下时，由外部通道134进入容水空腔86内的水将通过内部通道132从阀组件30内清出。水流作用于致动器头部72上的压力使阀保持开启状态，而不必使阀驱动器63保持在升高的位置上。
阀驱动器63的机械运动不会通过活塞直接转换成机械运动。由于阀和活塞之间的流体联通，因此活塞能够随阀和活塞之间的流体动力连接而移动。在阀动作之前，由于作用在活塞上的压力平衡，因此活塞保持在关闭位置上。由容纳在外部通道134内的水施加的向下的压力及活塞复位弹簧48的向下的压力等于或大于容纳在水箱空腔28内的水所施加的向上的压力。阀的打开将使作用于活塞上的压力不平衡。具体而言，阀42的驱动允许将水从外部通道134内释放出来，这样就会在活塞50上形成一个压差。活塞上的压力会一直降低，直到活塞打破与排出口34的密封为止。一旦密封被打破，那么活塞就会沿轴向向上移动，以使容纳在水箱空腔28内的高压水流通过排放口34进入厕所的水箱内。这样，当阀被打开，从而将容纳在阀组件内的水释放出来时，阀的流体动力连接将使活塞产生移动。
当活塞沿轴向向上移动时，在其下端的连接将通过波纹管和套管产生相应的向上移动。此外，活塞50的上移使活塞复位弹簧48和波纹管46产生向上的轴向压缩。如图4所示，活塞50的移动会一直继续下去，直到套管上端112与向下突出的环形裙板64相接合为止。当活塞向上移动时，保存在外部通道134内的水被迫流入容水空腔86内并流过打开的阀42，从而由阀组件的出水口115流出。当水离开排放口34时，由于作用于活塞50上的向上的力，活塞仍然保持打开，直到水箱10内的高压水被排出。
图3示出了处于完全关闭位置上的阀组件。当由将水从壳体的上部和下部放出而产生的压降允许阀的复位弹簧44将阀驱动器63移动到关闭位置上时，阀42就会关闭，从而使致动器的头部72与阀座62形成流体密封。一旦水从水箱空腔内排出时，由于将水从水箱内放出而产生的压降能够使活塞50关闭。活塞复位弹簧48允许活塞50向下移动，直到其与排放口34形成流体密封时为止。活塞50向下的移动将使波纹管46和套管52产生相应的运动。在活塞50与排放口34形成密封的情况下，当水流过内部导管26时，开始对水箱进行重新装填并重新加压。一旦水箱空腔28内的水位到达阀组件之进水口45的高度时，水开始装入阀组件30内。由于阀组件30与位于阀组件进水口45处的水箱10之间流体联通，因此阀组件内的压力等于水箱内的压力。进入阀组件30内的水将充入外部通道134内并协助活塞复位弹簧48将活塞50偏压到排放口的锥形座上，以使活塞保持在关闭位置上。对外部通道134继续充填将使水通过水道78进入容水空腔86内。容纳在容水空腔86内的水和阀的复位弹簧44一起将阀42偏压到关闭位置上。一旦水箱空腔28被完全充满，那么压力冲洗装置就会准备下一次的操作。
尽管已对本发明进行了图示和说明，但应该理解在权利要求书的保护范围内，可对本发明作出多种变形、替换和修改。例如，除了波纹管和套管外，也可将其它类型的流体导管安装在活塞的轴向孔内并限定一个穿过活塞的内部通道，而且能够将容纳在壳体内的水排出。
权利要求
1.一种用于厕所水箱内的压力冲洗装置，其包括一个具有一入口和一排放口的压力冲洗水箱；一个用于所述压力冲洗水箱上的空气入口，在排放前，所述压力冲洗水箱容纳处于压力作用下的水；一个设置于所述压力冲洗水箱内的阀组件，该阀组件包括一个壳体，该壳体大体为圆筒形且容纳着处于压力作用下的水；一个与所述压力冲洗水箱流体联通的进水口；一个与所述排放口流体联通的出水口；一个通常处于关闭位置上的阀，该阀能够移动，以在所述进水口和所述出水口之间形成流体联通并能够将容纳在所述壳体内的水排出；一个沿轴向与所述阀间隔开的并与所述阀流体联通的活塞，所述活塞可相对所述的阀移动到一个与所述排放口相密封接合和脱开的位置上，从而将所述压力冲洗水箱内处于压力作用下的水排出；一个设置在所述壳体内的柔性管，该柔性管支承在所述阀和所述活塞之间并与所述的阀和所述活塞流体联通，而且可随所述活塞的移动而移动。
2.根据权利要求1的压力冲洗装置，其特征在于所述的阀组件限定了同轴的内部和外部流体通道。
3.根据权利要求2的压力冲洗装置，其特征在于所述同轴的内部和外部流体通道通过所述的阀在阀关闭时在其间形成流体密封并在阀打开时在其间形成流体联通。
4.根据权利要求2的压力冲洗装置，其特征在于所述同轴的内部流体通道与所述排放口流体联通。
5.根据权利要求2的压力冲洗装置，其特征在于所述同轴的外部流体通道与所述压力冲洗水箱流体联通并当所述的阀关闭时容纳处于压力作用下的水。
6.根据权利要求1的压力冲洗装置，其特征在于所述柔性管是一个可沿轴向伸缩的波纹管。
7.根据权利要求1的压力冲洗装置，其特征在于随着活塞沿轴向向上移动，所述柔性管沿轴向缩回；随着所述活塞沿轴向向下移动，所述柔性管沿轴向伸出。
8.根据权利要求1的压力冲洗装置，还包括一个阀的复位弹簧。
9.根据权利要求1的压力冲洗装置，还包括一个活塞的复位弹簧。
10.根据权利要求1的压力冲洗装置，还包括一个向内延伸到所述柔性管内部的套管。
11.根据权利要求10的压力冲洗装置，其特征在于所述套管与所述排放口流体联通。
12.根据权利要求10的压力冲洗装置，其特征在于当所述活塞与所述排放口密封接合时，所述套管沿轴向与所述的阀间隔开。
13.根据权利要求10的压力冲洗装置，其特征在于当所述活塞与所述排放口脱离密封接合时，所述套管沿轴向定位在邻近所述阀的位置上。
14.一种用于厕所水箱内的压力冲洗装置，其包括一个包括有一入口和一排放口的压力冲洗水箱；一个用于所述压力冲洗水箱上的空气入口，在排放前，所述压力冲洗水箱容纳处于压力作用下的水；一个设置于所述压力冲洗水箱内的阀组件，该阀组件包括一个壳体，该壳体大体为圆筒形且容纳着处于压力作用下的水；一个与所述压力冲洗水箱流体联通的进水口；一个与所述排放口流体联通的出水口；一个通常处于关闭位置上的阀，该阀能够移动，以在所述进水口和所述出水口之间形成流体联通并能够将容纳在所述壳体内的水排出；一个沿轴向与所述阀间隔开并与所述阀流体联通的活塞，所述活塞沿轴向与所述排出口对准并可移动到一个与所述排放口相密封接合和脱开的位置上，从而将所述压力冲洗水箱内的水排出；所述活塞包括一个轴向孔，该轴向孔内安装有至少一个沿轴向设置的流体导管，以使容纳在所述壳体内的水通过所述活塞沿轴向排出。
15.根据权利要求14的压力冲洗装置，其特征在于所述流体导管选自柔性管和刚性管之一。
16.根据权利要求14的压力冲洗装置，其特征在于所述的阀组件限定了同轴的内部和外部流体通道。
17.一种用于厕所水箱内的压力冲洗装置，其包括一个包括有一入口和一排放口的压力冲洗水箱；一个用于所述压力冲洗水箱上的空气入口，在排放前，所述压力冲洗水箱容纳处于压力作用下的水；一个设置于所述压力冲洗水箱内的阀组件，该阀组件包括一个大体为圆筒形的壳体和一个通常处于关闭状态下的阀，所述的阀组件限定了被所述阀流体密封的同轴的内部和外部流体通道，所述同轴的内部流体通道与所述排放口流体联通，所述同轴的外部流体通道与所述压力冲洗水箱流体联通并容纳处于压力作用下的水，当所述的阀动作时，所述同轴的内部和外部流体通道流体联通，以将容纳在所述外部通道内的水通过所述排放口排出。
18.根据权利要求17的压力冲洗装置，还包括一个沿轴向与所述阀隔开并与所述阀流体联通的活塞，所述活塞沿轴向与所述排放口对准并可移动到一个与所述排放口相密封接合和脱开的位置上，从而将所述压力冲洗水箱内的水排出；所述活塞包括一个轴向孔，该轴向孔内沿轴向安装有一个选定的柔性管或刚性套管。
19.根据权利要求18的压力冲洗装置，其特征在于所述柔性管和所述刚性套管中的至少一个限定了所述同轴的内部流体通道。
20.根据权利要求18的压力冲洗装置，其特征在于所述同轴的内部流体通道穿过所述活塞的轴向孔延伸，以使容纳在所述壳体内的水通过所述活塞沿轴向排出。
21.根据权利要求18的压力冲洗装置，其特征在于所述同轴的外部流体通道沿周边设置在所述柔性管的周围。
全文摘要
一种用于厕所水箱内的压力冲洗装置，包括一个压力冲洗水箱、一个空气入口和一个阀组件，压力冲洗水箱设置有一个入口和一个排放口。该阀组件包括一个大体为圆筒形的壳体；一个与压力冲洗水箱流体联通的进水口；一个与排放口流体联通的出水口；一个通常处于关闭状态下的阀，当该阀打开时，在进水口和出水口之间能够形成流体联通；一个沿轴向与阀间隔一定距离设置的活塞；一个设置在壳体内的柔性管，该柔性管安装在阀和活塞之间并与阀和活塞流体联通。活塞可相对阀移动到与排放口密封接合和脱开的位置上，以使容纳在压力冲洗水箱中并处于压力作用下的水排出。柔性管可随活塞的移动而移动。
文档编号E03D3/10GK1408968SQ02143930
公开日2003年4月9日 申请日期2002年9月28日 优先权日2001年9月28日
发明者罗伯特·H·菲什 申请人:斯洛文阀门公司