专利名称：厕所水箱进水阀和操作方法
技术领域：
本发明涉及用来控制进入用于如厕所之类的水箱的水流的阀和相似装置，特别涉及用于有抽水设备的厕所(flush toilet)的水箱的计量水控制系统。
背景技术：
美国的家庭、旅馆和汽车旅馆中使用的厕所通常连接到饮用水源。每人每次冲洗大约使用1.5到4.5加仑的水。这些厕所的主要部分由连接到水流量阀的漂浮装置来操作。放水冲洗厕所时，连接到放水手柄的链子抬起舌门，开启厕所水箱底部的出口，水从水箱流入便桶使其内水位升高。当便桶内的水超过便桶的排水沟的高度时，水由于虹吸作用从便桶中流出，其中虹吸作用可将便桶中所有的水和废物吸走。在此期间，浮在水箱中的水上的漂浮装置随着水箱水位的降低而降低。结果，开启进水阀。当所有的水排出水箱时，舌门下落关闭开启的出口。水立即流过进水阀进入水箱充满水箱。当水位抬高时，浮子抬高，直到水阀关闭为止。
这种系统实用、简单且比较有效。但它可能造成极大浪费。关闭水箱出口的舌门可能被磨损或变形而发生泄露，使得水不断地流到便桶中。如果从水箱中泄露的水足够多，则浮子下降，开启进水阀以补充水箱损失的水。相反，进水阀也可能变形和/或产生矿物堆积，特别是在硬水地区，这也会影响其有效操作，甚至到不再能完全关闭的程度。由于不正确的调节漂浮装置也会产生相同的结果。在后面的情况中，水流虽然很小，但水会一直流入水箱中。为了避免溢出，水箱中设有溢流管，超过溢流管的水会流入便桶中。因此，水箱中的水位不会超过溢流管的高度，目前的设计是在任何给定时刻引入水箱中的水量都小于允许溢流管排出的水量。当然，这种连续的水流也将导致水的浪费。
另外，绝大多数球阀型厕所由陶瓷材料铸造成型。这种材料对于传统的厕所经济合算并且耐用。遗憾的是，在大多数的这些厕所中，采用金属螺栓和垫圈将便桶固定到上部水箱和地面上。随着时间的流逝，这些螺栓和垫圈被腐蚀和生锈，导致上部水箱和便桶之间产生薄弱的接触点。时间不长这些薄弱的接触部分就可能发生泄露，使得水漏到厕所外侧。这种损害不仅延续到地板之下和地板材料，而且可能延续到木制品、石膏板、地毯和附近的个人财产。
另外，由于管道工或维修人员的不当修理以及用户对水箱的清洗也经常引起陶瓷水箱的损坏。这种损坏表现为陶瓷水箱中的应力裂缝，通常这种裂缝不容易被居民或用户发现。而水箱中冷水的冲击可能引起应力裂隙或使应力裂缝迅速扩展，结果导致灾难性破裂。这类灾难性事件可能迅速导致惨重的保费损失(insurance losses)和索赔(claims)。例如，不到一小时的未被发现的从厕所水箱中流出的水可能淹没大片居住区，在公寓或共管的公寓住宅中，甚至会影响附近的居民。世界上这类索赔每天都可能发生，使得财产保险公司每年在水损索赔方面要支付数十亿。当今，球阀或浮子型装置完全不能应付这些严格的限制。
水的可利用率和保护是重要的环境议题。气候特性(weather patterns)的变化、农业需求的增加、树木和森林的砍伐、以及流域破坏的扩大已经减少了可用的淡水量。这些因素结合人口的增长导致大自然和人类在提供必需的可饮用水的能力方面不堪重负。所听到的在用水高峰期间局部地区对水定量供应的信息已不再显为人知。有些地区已变得非常严峻，一些立法机构现在已经制订法律要求使用小于标准3.5加仑的水的厕所。
也有人致力于厕所的水保护问题，主要是针对公共厕所，即，公共设施中的厕所，这些厕所通常没有厕所水箱但在水管上有计量的冲水阀或其他机械式或电子式切断装置。然而，与厕所水箱一起使用的流体操作阀早已在1915年7月6日授权于L.F.Pigott的美国专利No.1,145,791中被公开。该专利公开了一种水箱进水阀组件，其包括安装在入口壳中的叶轮螺杆。该叶轮通过轴连接到螺杆，通过杆连接到阀的第二螺杆与该螺杆啮合。阀关闭出口。在阀的相反侧处与第二螺杆连接的是弹簧，当阀关闭时，弹簧被拉紧。通过拉动放水手柄激活阀。放水手柄转动臂，该臂支撑所述杆，杆的一端具有阀，另一端具有带弹簧组件的螺杆。这种转动使所述两个螺杆分开，使弹簧回缩，向后拉动第二螺杆、杆和阀组件，以开启出口。当放水手柄被释放时，杆被弹簧拉回到合适的位置，再次与第一和第二螺杆啮合。当阀开启时，流体从出口流出，从而使水流过进口进入，转动叶轮，其依次驱动第一螺杆，立即与第二螺杆啮合，直到阀被关闭。
Belcher、Elder和Johnson各自的美国专利No.1,552,261、No.1,809,440和No.4,624,444披露了一些计量冲水阀，它们不需要水箱，通常用于公共设施中。Belcher的专利No.1,552,261公开了一种计量装置，该装置包括开启水流并通过弹簧压力和水压的结合实现关闭的阀。当放水手柄被转动时，机械连接迫使阀开启并通过棘轮锁定其开度。然后水流过叶轮，叶轮通过一系列齿轮连接到条杆机构，条杆机构通过旋转的叶轮抬高。条杆击打保持的棘轮齿，使其分开，并使阀关闭。
Elder的美国专利No.1,809,440也公开了一种通过预定时间后或流过给定量的水之后关闭水来控制水流的阀。转动放水手柄时，成对的进水阀开启使水流过。流动的水冲击涡轮叶轮。涡轮叶轮通过一系列齿轮连接到螺旋齿轮，该螺旋齿轮移动臂，使阀转动到关闭位置。Johnson的专利No.4,624,444是在具有增压管道的商用设施中使用的有抽水设备的厕所的关闭装置的代表。
在控制浇水的装置中使用的水控制表也是公知的。Yi的美国专利No.4,280,530和Brunninga的美国专利No.4,708,264都公开了这类装置。Yi的装置安置在为喷洒器或农业灌溉系统配水的水管中。水通过进口进入叶轮室。叶轮的旋转速度通过基于摩擦接触的速度调节装置控制。水从叶轮室流入包括排出阀的第二室。排出阀设置在三个预设位置之一上。于是，流动的水使得叶轮旋转并且连接的小齿轮带动终止于新月形齿轮的齿轮系。新月形齿轮作为连接到排出阀的计时齿轮，当它旋转时慢慢地关闭阀，以使水流停止。
Brunninga的专利No.4,708,264也公开了一种用于水龙带或喷洒系统的定时水表。排出阀被设定到预定的开启位置，流过系统的水转动叶轮，叶轮通过一系列行星齿轮连接以旋转阀控制组件。阀控制组件旋转直到被释放，此时使阀关闭。
Wang的美国专利No.4,633,905公开了一种电子水控制器。当水流过水轮时，轮内的磁性传感器越过中继器，从而将流量输入到微处理器。根据流量和配发的水量，微处理器计算排出阀应被开启的时间。通过旋转凸轮、凸轮又依次抬高连接到排出阀的柱件使排出阀开启。排出阀保持开启直到达到计算出的流出时间，此时，马达将凸轮旋转到允许柱件落下并将阀关闭的位置。阀自身通过弹簧被强制处于关闭位置。
另一种准确测量水量的装置被披露于Johns的美国专利No.1,407,752中。这是一种串连的测量装置，其利用与活塞相关的压差和传动装置的结合来控制水流。
Chow的美国专利No.4,335,852公开了另一种控制流体流动的装置。该装置包括内部放置有阀的流入口。阀具有相关联的柄，其被定位成骑在凸轮上。装置被预先设有给定的流量。当水开始流动时，借助于叶轮水流动，其中，叶轮通过啮合的齿轮连接到偏心轴，偏心轴驱动棘爪和棘轮，棘轮连接到凸轮。棘轮旋转凸轮直到柄被向后推入到柄凹口中时为止。除了依靠水压关闭阀以外，在入口的箍杯和阀组件中心的螺柱之间放置有弹簧。围绕阀的密封构件是O形环，其略大于进水阀的开口。
在Shaw的美国专利No.4,916,762中，描述了一种用来计量进入水箱和便桶的水流的装置并设有水流的主动切断部分。转动厕所手柄时，联动装置转动凸轮以迫使塞子离开其位置，从而开启水流。水流过流动通道并通过水轮使其旋转。水轮连接到凸轮，从而旋转凸轮。当凸轮旋转将凹口定位到塞柄之上时，由于水压，塞子重新落下，水流停止。允许的水流量是凸轮凹口的数量和测流嘴尺寸的函数。
发明内容
本发明提供了一种用于计量流入有抽水设备的厕所的水箱中的水并且当预定体积的水从进水管流出时自动中止水流的方法和系统，所述进水管接收来自水管的水。
根据本发明，提供了一种计量水控制系统，以精确控制厕所或抽水马桶在每次冲水循环期间使用的水量并且在完成冲水循环后防止水再流入水箱。本发明将每次冲水循环流入水箱的水量限制为预定量，该预定量通常在1.5到4.5加仑范围内。
根据本发明的方法，将来自水源的通过进水管接收的水控制成高于通过引起计量组件产生机械运动的分流器导入水箱的水的水位线，所述计量组件包括使进水管流出水和中止进水管流出水的控制阀。通过响应计量组件的机械运动的机械开关对该阀进行控制，以在预定体积的水流过分流器时自动关闭进水管。机械开关通过致动器连接到厕所的冲水臂，这样，当放水冲洗厕所时开始冲水循环，以允许预定体积的水排入水箱中。
一旦排出了预定体积的水就完成了冲水循环，而且不管冲水臂或致动器的位置如何水不再流入水箱，直到再次冲洗厕所为止。此外，即使在允许来自水箱的水流过而进入便桶的舌形阀泄露或保持开启时、即使水箱本身泄露时，在冲洗循环期间也只有预定体积的水排入水箱中。
为了更好地理解本发明的随后的详细描述，前面已经概括地描述了本发明相当宽的方面、特征和技术优点。本发明的其他方面、特征和优点将在下文中描述。本领域技术人员应理解的是，本说明书中所公开的内容可方便地用作实现本发明相同目的的改进或设计的其他结构的基础。本领域技术人员还应意识到，这些等同结构没有超出所附权利要求阐述的本发明的构思和范围，而且并非本发明可达到的所有目的都需要在落入所附权利要求范围内的各种和每一实施方式中。
本发明最适于处理泄露事故。其结果仅损失水箱中的水以及在水箱破损事故期间从手柄接合处流出的1.6到4.5加仑水。在理想的操作中，本发明不必忙于破损事故，只不过损失常备于水箱中的水。因此，本发明可防止灾难性的水泄露并可防止或基本上消除了更严重的传统的厕所机构可能出现的水致损害(water damage)。所以，本发明可防止在球阀或浮子装置中可能发生的连续的水流。
为了更全面地理解本发明及其优点，下面结合附图进行说明。附图中图1示出了本发明一优选实施方式的上下主体的组合件；图2是本发明一优选实施方式的下主体透视图；图3是本发明一优选实施方式的上主体透视图；图4是图3所示的上主体的俯视透视图，该图示出了一优选实施方式的组件壳体的内部；图5是分流器的俯视透视图；图6是图5所示分流器的仰视透视图；图7是隔板的透视图；图8是锥形体的仰视透视图；
图9是图8所示锥形体的俯视透视图；图10是水轮的俯视透视图；图11是图10所示水轮的仰视透视图；图12是一优选实施方式的齿轮组中的齿轮的俯视透视图；图13示出了一优选实施方式的齿轮组；图14示出了图13所示齿轮组中采用的末档齿轮(top gear)；图15示出了处于关闭的阀状态下的阀组件；图16示出了处于开启的阀状态下的阀组件；图17是密封臂的俯视透视图；图18是图17所示密封臂的仰视透视图；图19是掣子的透视图；图20是控制箱的俯视透视图；图21是图20所示控制箱的仰视透视图；图22是上致动器的透视图；图23、24、25示出了致动器组件的操作情况；图26是下致动器的透视图。
具体实施例方式
图1部分地示出了本发明一优选实施方式的组件，其包括下主体10和上主体12。在上主体12的最上部是计量组件箱14。图2和3分别为下主体10和上主体12的透视图，其中相同的部分用相同的附图标记表示。
如所看到的那样，下主体10包括插入到上主体12的脊腔18的槽中的脊部16。当下主体10被插入上主体12中时，下主体10的外壳20紧贴地配合到上主体12的外壳22内。另外，上主体12的进水管24紧贴地被插入下主体10的进水管26内。两个O形环35被定位在上主体12的进水管24的外部上的分开的凹槽中，以防止进水管24外部和进水管26内部之间漏水。
下主体10伸入上主体12中并通过将销插入孔30中而固定就绪，该孔穿过脊部16之间的间隙延伸穿过脊腔18。这使得组件箱14内的计量组件在水箱注满时被定位在水管之上，如管道工程规范(Plumbing Code)有时要求的那样。
下主体10包括螺纹端32，其以常规方式连接到厕所水箱底部的进水口配件上。进水口配件接收来自由传统的室内管道系统的冷水管提供的水管的水。设置垫圈34以防止泄露并将图1所示的组件固定在垂直的直立位置。
水从水管流过螺纹端32进入管26并且在压力的作用下流过进水管26和进水管24而被导入管24的上端36。因此，水被供给组件箱14，该组件箱被定位成使得进水管26和进水管24形成将来自水管的水引导到高于水箱水位的高度的进水管。
图3还示出了溢流口38、控制箱保持槽40和致动器箱42。溢流口38简单地使在管道工程规范要求的溢流的情况下将溢流引导到溢流管。控制箱保持槽40和致动器箱42都将在下文结合本发明一优选实施方式的所述组件和操作进行讨论。
图4为上主体12的俯视透视图，它示出了组件箱14的内部。在进水管24的上端36可看到分水固定件44，优选将其整体地模制为分流固定件44。分水固定件44通过均匀地定位于外壳22的内壁周缘的支座46连接并被安装到外壳22的内壁上。
分流固定件44的外径小于外壳22的内部直径，足以使向上流动并且流出进水管24的上端36的水能够自由地在其间向下流动并且穿过大约分布在外壳20周边的排出孔47流出下主体10的下端。于是，外壳20和22形成将来自分流器的水排到水箱中的排出管。
如图5的俯视透视图所示，分流器48可拆卸地插入分流固定件44中。分流器48的鳍50贴紧地插入分流固定件44的槽形脊部54之间的间隙52中。图6示出了分流器48的仰视透视图。在开启阀的状态下，如将在下文中详细描述的那样，通道56将引导从进水管24上来的水，使得水沿着各鳍50的垂直壁58流动。
薄隔板60可拆卸地插入到分流器48的上部，其中薄隔板60在其中心具有一个小孔64，如图7所示。在关闭阀的状态下，隔板60使管24的端部36密封，并防止水流过通道56。
锥形体66可拆卸地插入到隔板60的上方，如图8所示，锥形体具有与分流器48的槽形脊部54协调匹配的脊部68。在锥形体66的下凹底面70的中心设有小孔72，当处于开启阀的状态时，其可向上导引水使之流过锥形体66向上延伸的管74。图9示出了锥形体66的俯视透视图。如图所示，管74顶部的孔76可使水在开启阀的状态时流出管74。
图10为水轮78的俯视透视图。轮78可拆卸地插在锥形体66之上，这样锥形体66的管74向上延伸的部分延伸穿过轮78的中心孔80。图11为水轮78的仰视透视图。如图所示，轮78包括内鳍87。在开启阀的状态下，被鳍50的垂直壁58引导流过通道56的水将以大约30度的角度冲击轮78的鳍87。这使得水轮78围绕穿过锥形体66的管74的轴向中心的轴旋转。这依次使得整体形成在轮78上表面的小齿轮82同心旋转。于是，分流器48可引导来自由进水管24和26形成的进水管的水流，以响应被引导的水流而产生机械运动。
轮78的上表面84大致与图4所示组件箱14的水平面86齐平。图12的透视图示出的齿轮89可拆卸地插到齿轮柱88上，使齿轮柱88延伸穿过齿轮89的中心孔90，从而使齿轮89的齿92与轮78的上表面上的小齿轮82的齿啮合。于是，当水使得轮78的小齿轮82旋转时，将产生齿轮89围绕穿过齿轮柱88轴向中心的垂直轴的旋转。
图13简化地示出了本发明的用来计量进入厕所的水流的齿轮组。如上所述，水轮78插到锥形体66的管74上(图13中未示出)，而齿轮89插到齿轮柱88上，因此该齿轮的齿与轮78的小齿轮82啮合。整体模制到齿轮89上的小齿轮92与齿轮89同心旋转。
在锥形体66的管74的向上延伸的部分插入另一尺寸和形式基本上与齿轮89相同的齿轮94，致使管74延伸穿过齿轮94的中心孔，因此，齿轮94的外齿与齿轮89的小内齿轮92啮合。于是，当水使齿轮89旋转时，将使齿轮94绕穿过管74的轴向中心的垂直轴旋转。整体模制到齿轮94上的小内齿轮96与齿轮94同心旋转。
另一尺寸和形式基本上与齿轮89和94相同的齿轮98插到齿轮柱88上，致使其外齿与齿轮94的内齿轮96啮合。因此，齿轮96的旋转使得齿轮98绕穿过齿轮柱88的轴向中心的垂直轴旋转。整体模制到齿轮98上的小内齿轮100与齿轮98同心旋转。
最后，单独在图14中示出的末档齿轮102插在管74上，致使其外齿106与小内齿轮100的齿啮合。于是，齿轮100的旋转使得末档齿轮102绕穿过管74轴向中心的垂直轴旋转。应注意的是，末档齿轮102还包括圆筒形突起110。对本发明的齿轮组进行组装时，锥形体66的管74延伸成略高出突起110，致使将在下面讨论的密封臂在关闭阀的状态下可以密封锥形体66的顶端74并防止水流出锥形体66的顶端74。还应注意的是，末档齿轮102包括一组半圆形的整体模制在末档齿轮102上并由间隙114隔开的垂直脊部112。如将在下文更详细解释的那样，半圆形脊部112形成用来密封和开启管74的控制机构的一部分。
阀处于关闭位置时，没有水流出内管24的顶端36，因此，不会使轮78旋转。阀处于开启位置时，水从内管24的顶端36流出并被分流器48引导成为绕分流器48的周缘流动的一组等距离隔开的水流，从而冲击水轮78的鳍87并使轮78旋转。轮78的旋转通过置于其间的中间齿轮使得末档齿轮102旋转。
图15和16功能性地示出了本发明的阀组件的操作情况。在图15所示的关闭位置，下方固定有弹性体118的密封臂116被弹簧(未示出)向下压而使得弹性体118密封管74顶端的孔76，管74穿过孔105略伸到末档齿轮102的圆筒形突起部分110之上。
图17和18分别为密封臂116的俯视透视图和仰视透视图。从密封臂116向下延伸的直角突起122形成内部可插入扁平的柔性矩形弹性体118(图17和18中未示出)的机构。弹性体118的厚度可使其可压缩地和可拆卸地横向插入到由直角突起122形成的凹口120中。
回到图15，阀处于关闭位置、即密封臂116密封管74的端部的位置时，向上的水压P1被稍大于P1的向下的压力P2抵消，这样隔板60保持与管24的上端36相抵。在此关闭阀的位置，没有水流出管24之外，并且不会使轮78旋转。
在图16中，示出了开启阀的状态。密封臂的抬升可使水从锥形体66的管74的孔76中流出。这使得隔板60向上压向锥形体66的下凹下表面70，并使水向上流过隔板60的孔62。当隔板60被管24中的水压向上压时，水能够逆向隔板60流出管24的端部36，这使水通常沿图16所示的箭头方向向下流过分流器48(在图15和16中未示出)。
更具体地说，在开启阀的状态下，水横向流过分流器48的通道56并冲击水轮78的鳍87，从而使轮78旋转。然后，从管24流出的水向下流动并流过绕下主体10周边均匀隔开的孔47进入水箱。这可使水在开启阀的状态下流入水箱中。因此，锥形体66和隔板60起控制阀的作用，其可使水在阀开启时从进水管流到分流器而在阀关闭时不使水流出进水管。
密封臂116的抬升和降低、即开启阀的位置和关闭阀的位置的形成由掣子124的位置控制。掣子124在图19中单独示出。当掣子124被定位在下面将要讨论的控制箱内时，其绕凹口点126枢转，使得掣子124的端部128被置于向下的或向上的位置。
当掣子124的端部128处于向下的位置时，如图15所示，密封臂116被弹簧(未示出)向下压迫从而密封锥形体66的管74的孔76。当掣子124的端部128处于向上的位置时，如图16所示，密封臂116被向上推动密封臂116的边缘123的掣子124的边缘130向上抬起，从而开启锥形体66的管74的孔76。
图20和21示出的分别是用来容纳密封臂116和掣子124的控制箱132的俯视透视图和仰视透视图。在控制箱132的一端是与形成在上组件箱14中的槽结构40(在图3和4中示出)协调匹配的突出的脊结构134。掣子124的端部128可拆卸地插入脊部136和138之间，因此，当掣子在其中处于合适位置时，掣子124的边缘130朝向上，并且掣子124的凹口126搁置在控制箱132的边缘140上。当如此定位时，掣子124能绕凹口126枢转，使得端部128向上和向下移动从而抬高和降低密封臂116。
应注意的是，掣子124具有上突起133，这样当掣子124被正确定位在控制箱132内时，上突起133和控制箱132上部内表面之间的相互作用可防止掣子124在箱132定位在槽40中时被无意地横向拉出箱132之外。
掣子124的与端部128相反的端部142从控制箱132的脊部136和136之间向外伸出，因而从组件箱14向外伸出，这样暴露出掣子124中的凹口144并使其连接到链子。当向下拉链子时，由此也向下拉动了掣子124的端部142，掣子124绕凹口点126枢转，借此抬起掣子124的端部128。
附着有弹性体118的密封臂116也被插入控制箱132中并被定位成使得密封臂116的边缘146搁置在控制箱132的边缘148上，这样，弹簧(未示出)的一端可拆卸地被固定到从密封臂116向上伸出的圆柱形突起150上，而相反的一端可拆卸地被固定到控制箱132的上部内表面上的圆柱形突起152上。于是，密封臂116在掣子124之上被定位在控制箱132内，致使弹簧的张力在密封臂116上施加向下的力。
可将弹簧、掣子臂、密封臂和控制箱的组件与插入到槽40中的脊结构154定位成使得控制箱132的一对弯曲的半圆形脊部156插入到末档齿轮102的半圆形脊部112的内部。当已组装的控制箱被定位成使密封臂116和弹性体118定位在锥形体66的管74之上时，可使掣子124的端部128位于半圆形脊部112之间的间隙114中。在掣子124的端部142被向下拉而使掣子124的端部128被向上拉之前，端部128将通过密封臂116保持在间隙114中。这是所述关闭阀的状态，此时水轮78不能转动并且水不流出管24。
当然，若掣子124的端部142被向下拉，掣子124的端部128克服弹簧的压力向上抬起从而抬起密封臂116，使装置处于开启阀的状态，借此开始冲水循环。掣子124的底面131被抬高到末档齿轮102的半圆形脊部112的顶面115之上。这使得末档齿轮102以机械方式响应穿过分流器48的水流产生的轮78的旋转而转动。当末档齿轮102旋转时，表面131坐在脊部112的表面115顶上，直到到达下一间隙114，此时，掣子124的端部128落在间隙中。当掣子124落入间隙中时，末档齿轮102的旋转被迫停止，同时密封臂116被弹簧压力向下压迫而密封管74。这依次使得隔板60被向下压迫，从而对管24密封。当管24被再次密封时，不再有水流入水箱并且完成冲水循环。
于是，具有间隙114的半圆形脊部112形成了可响应于轮和齿轮组件由于分流器的水流产生的机械运动而运动的凸轮。掣子起凸轮啮合器的作用，其可使由隔板和锥形体形成的控制阀响应预定范围的凸轮运动而关闭。当进水管流出预定体积的水时，响应于分流器水流产生的运动，凸轮和掣子的结合实现机械开关，从而关闭控制阀。
上组件箱14可用盖覆盖，所述盖可拆卸地咬合到合适位置以保护上述计量组件免受污染。如果需要维修或检查计量组件，则可取下盖，可方便而快速地取出插入到组件箱14中的一些或全部部件并将它们重新组装或进行更换。
如上面提到的那样，掣子124的端部142从组件箱14向外伸出，从而暴露出凹口144并使其连接到链子。链子下垂并且链子的相反端连接到现在将要描述的致动机构。图22示出的是上致动器158的透视图。一端连接到掣子124的凹口144的链子其相反端连接到上致动器158的凹口160。当如此连接时，凹口160的向下运动将向下拉链子，借此向下拉动掣子124的端部142，其依次将掣子124的端部128提升出间隙114之外，以开始计量冲水循环。
图23、24和25示出了本发明的致动机构操作情况。在图23中，示出了在致动器箱42内处于静止位置的上致动器158。图26的透视图示出的下致动器162连接到上致动器158。上致动器158和下致动器162通过将销(未示出)插入到下致动器162的孔163和上致动器158的孔159中而彼此连接。下致动器162具有张开的翼164，其可以防止组装好的致动器机构被拉出致动器箱42并远离致动器箱42。
图23示出了处于松弛状态的链子168，其一端连接到上致动器158的凹口166。链子168向上延伸并且其另一端连接到厕所的常规冲水臂(未示出)。第二链子168连接到凹口160，第二链子的另一端连接到掣子124的凹口144，其中掣子几乎正好在凹口160的上方伸出组件箱14之外。
参考图24，当放水冲洗厕所时，冲水臂在连接链子168的远端处被抬高。这抬高了通常用链子连接到冲水臂的舌门，借此使水从水箱流到厕所的便桶中。抬高冲水臂还同时拉动松弛的链子168，在凹口166处在上致动器158上施加向上的力。响应于此，上致动器158绕凹口170枢转，致使凹口160被向下压迫。这使得链子168在掣子124的端部142上施加向下的力。这启动了如上所述的计量冲水循环。当冲水臂被释放且回到其静止位置时，链子168变得松弛，上致动器158回到其静止位置，如图23所示。
在冲水臂向上拉得较远的情况下，上致动器可能被拉出致动器箱42，如图25所示。在这种情况下，下致动器162的翼164与致动器箱42的上边缘的相互作用可防止致动机构从致动器箱42中移出。因此，致动器被致动器箱约束而部分地保留于其中。致动器的作用还可确保链子168松弛以使掣子124的端部142向上往回枢转。当冲水臂被释放时，致动机构则返回到其静止状态，如图23所示。
于是，致动器连接到冲水臂并且连接到由掣子和凸轮形成的机械开关以响应于冲水臂的运动开启由锥形体和隔板形成的控制阀，从而允许预定体积的水排到水箱中。值得注意的是，一旦放水冲洗厕所而使致动器组件在掣子124的端部142上施加向下的力，组件箱14中的计量冲水循环组件的操作可独立于致动器和冲水臂的位置并独立于舌门的位置。
因此，例如，若舌门泄露或没有关闭，水箱将不会注水，而且一旦冲水循环组件完成了其操作，水仍然停止流入水箱。也就是说，一旦掣子124的端部128回落到半圆形脊部112之间的间隙114中，冲水循环结束，并且不管舌门、致动器或冲水臂的位置如何水不再从管24流入水箱(或者流入溢流管)。
还应注意的是，在本发明的计量冲水循环过程中，从孔47流到水箱中的水的预定体积与水管的水压无关。较高的压力仅可使冲水循环完成得更快，因为较高的压力可使水轮78以更大的角速度旋转，从而使得末档齿轮102更快旋转。然而，如上所述，当掣子端部落入到间隙中时，循环仍然停止。
可以令人满意地将冲水循环的持续时间限制为大约一分钟或更短。本领域的技术人员都知道这可以通过传动组件的传动比来控制。另外，在冲水循环期间流入水箱中的水的预定体积还可通过调节末档齿轮102中的半圆形脊部112和间隙114的位置和数量来控制。这使本发明可方便地应用于不同体积容量的水箱。另外，如上所述，通过调节如结合图1所述的组件的高度还可以采用不同高度的水箱。
本发明可以通过使用由本领域目前公知的或开发出的PVC或其他材料制成的成本低、重量轻的零件来实现。因为本发明可以在水管流出预定体积的水之后自动中止额外的水从水管中流出，所以水不会由于例如舌门泄露、厕所水箱破裂或其他缺陷而继续流出、浪费或泄露。另外，因为计量组件和进水管位于上主体壳体内部并由其隔离，本发明的优选实施方式具有更小的冲水噪音。再者，因为可对进水管和计量组件的高度进行调节以确保进水管中的水被引导到水箱水位线之上的高度，所以本发明符合普通管道工程规范(Universal Plumbing Code)和其他防止虹吸的标准。
至此，虽已对本发明及其优点进行了详细描述，但应该理解的是，在不超出由所附权利要求限定的本发明的构思和范围的前提下，可以作出各种改变、替换和变更。本发明可实现多重目的，由于本发明可用于不同目的的不同应用，所以不一定落入所附权利要求范围内的每一实施方式都应实现各目的。
此外，本申请的范围不应被本说明书中描述的工艺、机加工、制造、材料组分、手段、方法和步骤的具体实施方式
所限制。如本领域技术人员从本发明的内容可以容易理解到的那样，本发明可以使用当前已有的或者以后开发出的能实现基本上与文中描述的相应实施方式相同功能的或能达到基本上与其相同的效果的工艺、机加工、制造、材料组分、手段、方法或步骤。因此，所附的权利要求应涵盖于这些工艺、机加工、制造、材料组分、手段、方法或步骤的范围内。
权利要求
1.一种用于有抽水设备的厕所的水箱的计量水控制系统，包括进水管，其接收来自水管的水并将水由分流器引导到所述水箱内部；分流器，其引导来自所述进水管的水流以响应于引导的水流产生机械运动；控制阀，其响应于开启和关闭从所述进水管到所述分流器的水通路的机械开关；机械开关，其响应于由来自所述分流器的水流产生的机械运动，当预定体积的水流过所述分流器时，该机械开关自动关闭所述控制阀；排出管，其接收来自所述分流器的水以将水排到所述水箱；及致动器，其连接到所述厕所的冲水臂并连接到所述机械开关，以使所述开关响应于所述冲水臂的运动开启所述控制阀，从而使预定体积的水流过所述分流器进入所述排出管。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述进水管通过所述排出管的内部。
3.如权利要求1所述的系统，其中，所述机械开关还包括凸轮，其响应于由来自所述分流器的水流产生的机械运动而运动；及连接到所述致动器的凸轮啮合器，该凸轮啮合器使所述控制阀响应于所述致动器的运动而开启，并使所述控制阀响应于所述凸轮运动的预定范围而关闭。
4.如权利要求3所述的系统，其中，所述凸轮啮合器通过开启所述控制阀的出口使得控制阀开启，从而使水迫使来自所述进水管的水流过所述分流器；及通过密封所述出口使所述控制阀关闭，以产生防止水从所述进水管流过所述分流器的压力。
5.如权利要求4所述的系统，其中，所述凸轮啮合器还与密封臂啮合，以密封和开启所述出口。
6.如权利要求1所述的系统，其中，所述致动器被定位成部分处于致动器箱中，该致动器箱约束部分地被保留在其中的致动器。
7.如权利要求1所述的系统，其中，所述机械开关独立于所述致动器关闭所述控制阀。
8.如权利要求1所述的系统，其中，所述进水管将来自所述水管的水引导到高于所述水箱水位线的高度。
9.一种用于有抽水设备的厕所的水箱的计量水控制方法，包括以下步骤将来自水管的水接收到进水管，该进水管将水引入所述水箱内部；分流来自所述进水管的水，以引导水流以便响应于所述引导的水流产生机械运动；响应于机械开关控制来自所述进水管的水流；提供机械开关，其响应于由来自所述进水管的水流的分流产生的所述机械运动，当从所述进水管流出预定体积的水时，所述机械开关自动防止水从所述进水管流出；将从所述进水管分流出的水排到所述水箱；及提供致动器，其连接到所述厕所的冲水臂并连接到所述机械开关，以使所述开关响应于所述冲水臂的运动使所述进水管流出预定体积的水并将水排到所述水箱中。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述进水管通过将所述进水管的水排到所述水箱中的管的内部。
11.如权利要求9所述的方法，其中，所述机械开关还包括凸轮，其响应于由来自所述分流器的水流产生的机械运动而运动；及连接到所述致动器的凸轮啮合器，该凸轮啮合器使来自所述进水管的水响应于所述致动器的运动而被引导，并响应于所述凸轮运动的预定范围防止从所述进水管流出水。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述凸轮啮合器使所述控制阀的出口开启，以使水强迫来自所述进水管的水流过所述分流器；及密封所述控制阀的出口，以产生防止从所述进水管流出的水流过所述分流器的压力。
13.如权利要求11所述的方法，其中，所述凸轮啮合器还啮合密封臂，以密封和开启控制阀的出口而中止所述进水管流出水或使所述进水管流出水。
14.如权利要求9所述的方法，其中，所述致动器被定位成部分处于致动器箱中，该致动器箱约束部分地被保留在其中的致动器。
15.如权利要求9所述的方法，其中，所述机械开关独立于所述致动器的操作而操作，以中止水流出所述进水管。
16.如权利要求9所述的方法，其中，所述进水管将来自所述水管的水引导到高于所述水箱水位线的高度。
17.一种用于有抽水设备的厕所的水箱的计量水控制系统，包括进水管，其接收来自水管的水并将水由分流器引导到所述水箱内部；分流器，其引导来自所述进水管的水流以响应于引导的水流使与凸轮配合的轮产生机械运动；控制阀，其响应于使所述进水管的水流到所述分流器和中止所述进水管的水流到所述分流器的机械开关；及机械开关，其响应于由来自所述分流器的水流产生的机械运动，当预定体积的水流过所述分流器时，该机械开关自动关闭所述控制阀。
18.如权利要求17所述的系统，其中，所述机械开关还包括凸轮，其响应于由来自所述分流器的水流产生的机械运动而运动；连接到致动器的凸轮啮合器，该凸轮啮合器使所述控制阀响应于所述致动器的运动而开启，并且其使所述控制阀响应于所述凸轮的运动的预定范围而关闭；排出管，其接收来自所述分流器的水，以将水排到所述水箱；及致动器，其连接到所述厕所的冲水臂并且连接到所述机械开关，以使所述开关响应于所述冲水臂的运动开启所述控制阀，从而允许预定体积的水流过所述分流器进入所述排出管。
19.如权利要求17所述的系统，其中，所述凸轮啮合器通过开启所述控制阀的出口使所述控制阀开启，从而使水迫使来自所述进水管的水流过所述分流器；及通过密封所述出口使所述控制阀关闭，从而产生防止所述进水管流出的水流过所述分流器的压力。
20.如权利要求17所述的系统，其中，所述进水管通过所述排出管的内部，以将所述水管的水引导到高于所述水箱水位线的高度。
21.如权利要求17所述的系统，其中，所述机械开关独立于所述致动器关闭所述控制阀。
全文摘要
本发明公开了一种用于有抽水设备的厕所的水箱的计量水控制系统，包括进水管，其将水由分流器引导到水箱内部；分流器，其引导来自进水管的水流以响应于引导的水流产生机械运动；控制阀，其响应于开启和关闭从进水管到分流器的水通路的机械开关；机械开关，其响应于由来自分流器的水流产生的机械运动；排出管，其接收来自分流器的水以将水排到所述水箱；及致动器，其连接到厕所的冲水臂并连接到机械开关，以使开关响应于冲水臂的运动开启控制阀，从而使预定体积的水流过分流器进入排出管。此外，本发明还公开了一种用于有抽水设备的厕所的水箱的计量水控制方法。利用本发明不会因舌门泄露、厕所水箱破裂或其他缺陷而使水继续流出进而浪费或泄漏水。
文档编号E03D9/14GK1886562SQ200480034911
公开日2006年12月27日 申请日期2004年10月1日 优先权日2003年10月1日
发明者威廉·肖 申请人:H2O保护装置股份有限公司