专利名称：使用压缩空气的马桶冲洗系统的制作方法
使用压縮空气的马桶冲洗系统
背景技术：
全球面临缺水以及太多废物和垃圾的问题。
目前世界上人口有60亿，在许多国家，象巴西，城市人口达到 总量的80。％，也就是说，人们聚集在竖直的城市建筑，为了汽车把 空地覆盖上沥青及天桥，把他们历史起源地的干净的河流变成户外的 粘滞的下水道。
人类每天平均废物产量是大约2公升尿，700克大便。
每天要排尿几次，固体废物一到两次。几乎每次做上述事情的时 候，都会冲洗马桶，其由快速、剧烈的水流及特定形状的涡流系统组 成，其具有三个目的
1、 从存放的地方排出废物、液体或固体，包括卫生纸；
2、 在公共卫生下水道网形成一水流，以便废物由水流带走到污 水处理厂或进一步到自然水源，例如河流、海洋等；
3、 通过带走可能粘附在马桶壁上的废物，使马桶完全清洁。 大约20年前以来，并存有两种主要的水冲洗装置
1、 在旧的建筑物中，在比马桶大约高2米的位置放置着30公升 左右的箱体，水由一虹吸管装置从该箱体非常快地引出通过一具有较 大直径的管子；
2、 在竖直建筑物中，把特别阀门连接到具有较大直径和高压的管线上，因此一旦按压上述阀门，其能够在可调时间内保持打开，以 便提供足量水带走排泄物，以及冲洗可能粘附有任何物质的马桶侧壁。
第一套系统工作满意且经济，因为其一旦打开，虹吸管在几秒内 从蓄水池(水箱)中吸走所有的水，但是，由于连接到家用水系统的 是小直径，以及家用水箱的高差小，重新充满冲洗水箱需要几分钟时 间，由于虹吸管系统的作用，其在重新充水的过程中或水面到达特定 高度前不工作。
在第二套系统中，由于阀门可有意地长时间按压，且其在按压时 保持打开，根据清洁工人的调查，既使冲洗操作好玩的特点也引起了 用户大量的没必要的水的浪费。
目前，在巴西，在家用、商用和工业用设备中，马桶冲洗领域公
布了节水限制在每个循环6公升的技术标准，基于以下情况其能够在
技术上实现，冲洗用蓄水池在马桶上后部与马桶并置，蓄水池容量有 限，其通过虹吸系统在大直径管中起作用，其能瞬间产生巨大水流， 所有这些，借助新形状马桶以及以水流流动方式设置的冲水管，形成 涡流并完成马桶冲洗的工作。
基于以下情况，蓄水池通过小直径管与外部供水系统连接充满， 其重新充满需要一定的时间，这阻止了浪费，因为其不能连续冲洗。
需要重要指出的是，不象工业领域有几种可用水的洁净度，由于 其用途，用于家庭马桶冲洗的水进行了准确的处理，实际上适于饮用。 因此，由于节约水以及提高整体的性能，涉及家用马桶冲洗的前沿科
技提出特别几何形状，以能够用少量水基本依靠重力进行拖运。
然而，有三种来源的广泛的复杂技术需求它们是具有极端特殊
需求的飞机、轮船及潜艇的有关技术。
这些需求意味着在极端差异情况下的压力控制，既在某种意义上
说不能使马桶被巨大的外部压力侵入，例如在船内潜艇内，也不能出
现反过来的情况，在具有压力舱的飞机上，其飞行在外部压力最小的
咼度°
需要指出的是，特别是飞机的情况，飞行费用与其货物重量成正 比，冲洗水的耗费量必须最小化，这个问题变得非常重要，当考虑到
一直飞洲际航班飞机，持续飞行超过12小时，运载几百名乘客，这 些乘客带着食物和各种饮料。
因此，历史地，涉及马桶冲水系统的前沿科技的进步是太复杂了， 虽然几种装置一些技术解决方案没有能够在市场上使用，由于其总是 过于昂贵费力，比传统系统需要更多维修工作，现有技术发展轨迹就 是节水！
该领域已经披漏，因此针对该专利的制造会有创新性建议，针对 该专利的数据进行了研究，发现相关主题超过600个文件，尽管前沿 科技没有一个项目能够取得象本专利一样的进步，本专利非常简单， 能节省很多水。
目前最常使用的方法是大量的水在重力作用下或在下水道管产 生低压一这种作用俗称为"抽真空"，其中局部大气压力把水与废物 压往低压管道。
有一种很少使用的第三种方法，其使用水加压把废物排出马桶。
所有这些方法一与成百种提出的装置一具有某些共同点它们都 是在马桶盖打开的状态下操作！本发明进行了前沿科技水平的改进。
本发明提出的前沿科技的第一个改进是根本性的革新，因为其在 马桶盖由橡胶圈或类似物密封密闭状态操作的，且在废物排出及水封 被废物污染的时候，马桶由具有相对低压的压縮空气提供内部压力， 也就是说，其使用压力下的足量空气取代受重力作用的大量水。
第二，历史上第一次，计算机在本发明中得到使用，以帮助人保 护用于人类排泄物排出的水本发明的目的是提出一种装置，其循环 操作，并由PLC自动运行。
第三，通过使用加压去除废物，该专利使用这种非常充足的资源， 不产生残留物，来取代另一种一天天变得珍贵及昂贵的自语昂。
第四，通过使用上述的机械装置，本专利根本性地节约了用于从 马桶排出废物的用水量，每一次使用少于2公升，其使得即使大块物 体也能通过管道排出。值得考虑的是，如果与大多数实际适用的节约
法推荐的相比，2公升水是最少消费量。
第五，本专利的一个目标包括自清洁功能，这节省了工作及体力， 节约了化学清洗剂，使得整个装置总是保持干净，没有臭味。
图1为使用压縮空气的马桶冲水系统1操作的总体示意图，不含
具体细节；在图1中，可看到带有水封22的特定马桶21，虹吸下水 管23，带有闩锁的马桶盖18;我们还可看到压縮空气储水箱24，受 压水储水箱25，空气压縮机27和"PLC" 16。
如图1示，使用压縮空气的马桶冲水系统1是如下所述进行工作
的用完马桶后，马桶盖18是密封盖着的，靠闩锁26保持其位置。 当使用者启动命令按钮20时，"PLC" 16起动必要的设备以致压縮空 气在由空气压縮机产生的储存在压縮空气储水箱24内的25PSI压力 下，突然释放进特定马桶21内，在特定马桶21内产生空气冲击和大 约4PSI的压力，借助有效的冲力，使水封22内的水及聚集其内的废 物，随着压縮空气一起，排入到下水管23内，由此使特定马桶21的 内部压力恢复到当前的空气压力值。在正确编程的PLC16的辅助下， 自动化设备保持持续工作PLC16从压缩水箱25排出部分容量，以 达到自洁功能，其利用图l所示的其非常量冲洗指示，用压力下的水 冲洗特定马桶21，以被废物污染的水取代水封22，上述废物为意外 粘附在特定马桶21壁上的；由PLC16操作的下一步是，通过释放压 縮空气箱24内的一部分容量，产生一新的压縮空气冲击，这有一次 引起水封22的移除，该水封现在由水剂由前一次自动操作从壁上冲 洗下的废物组成，这也使得压縮空气，在低压下通过虹吸管23，使 得特定马桶21内部压力恢复到与当地大气压相同值。
由PLC16操纵的下一个操作步骤是从压縮水箱25释放一新数量 的水使水封22回位，且通过闩锁26锁闭原理，释放特定马桶盖18， 图1种未示出，把整体空出来以供下次使用，因为空气压縮机27也 能激活以补偿上述过程种的压力，由供水系统充入压力水箱25内部 水原理同上。
操作总体描述参见附图1，其中有意删除了对理解本专利如何工
作没有作用的非必要装置，其操作是自动的，能够由任何人仅仅通过 按压单一按钮进行。现在完整初步描述使用压縮空气的马桶冲洗装置 1，其是"一彻底的新系统，自动化，仅仅通过按压一单一按钮便于
管理，自清洁，由PLC驱动，在从马桶清楚废物的过程中能够节省水， 以及省工省力，节约化学清洁剂，其使用压縮空气来清除污物及污水， 仅仅通过使用重力取代大量水，以及在排出及恢复马桶的水封间循环 操作"。
图2所示为操作循环工作图，以示意图的形式示出了该装置，作 为详细描述使用压縮空气的马桶冲洗系统的参考。从图2可清晰看出 本专利对象的自动操作过程。为了是该提出的系统工作，需要通过把 该装置连接到家庭水管系统1A以提供水，由入口27A提供空气，以 及通过把改装置连线到家庭系统3A以提供电能。
供水设计考虑使用目前卫生设备的方案，也就是说，其需要一个 具有相同技术规范的供水点，象那些普通马桶具有连接其上的冲水系 统。至于压縮空气的供应，根据本设计，制造一个空气压縮机27， 其能箱体24充满压縮空气。最后，考虑了一 127V或220V电源以满 足电力。
一正常基本工作循环的简单描述足以完全理解本专利的操作。 考虑到本系统能够工作，需要 一具有内部压力为25PSI的压縮空气箱24; 一填充的加压水箱25; 一与电力输入板3相连的兼容电力网；
一可编程以及加电的PLC16;
_密封盖18;
一锁定的螺线形闩锁17，也就是说，电线不能在其上施加牵引力。
通过按压操纵按钮20， PLC16立即激活电磁阀13，其打开几秒 钟，允许压縮空气从压縮空气箱24通过到特定马桶21内部对其施加 压力。该操作排出了水封22包含的所有水及物资。在压縮空气冲洗 时，特定马桶21内室的设计压力为4PSI，由压力表15测量。压力 计14会发送一信号到PLC16，其会在卫生盆室压力超过5PSI的情况 下保持电磁阀13及螺线形闩锁17关闭。通过减小压縮空气箱24的 压力，压力计10发送一信号到PLC16，其立即起动空气压縮机27， 因此完成第一次复位过程。当压縮空气箱24的设计压力(25PSI)达 到时，压力计10发送一新信号到PLC16，指出相关箱体完全充满， PLC16关闭空气压縮机27，同时操纵打开电磁阀6和电磁阀11，通 过尖部19开始特定马桶21内部壁的清洁过程以及补偿水封22。
此外，由于壁清洗装置及水封补偿对压縮空气的需要，随着压縮 空气箱24内部压力的降低，压力计10发送一信号到PLC16，其立即 操控空气压縮机27起动，开始压縮空气箱24内空气的第二次复位过 程。就像再一次压縮空气箱24重新充满时发生的一样，随着其内部 达到设计压力(25PSI),压力计10发送一信号到PLC16，指出相关 箱体已经完全充满，其关闭空气压縮机27。
一旦特定马桶21壁的清洁过程计水封22的补偿结束，电磁阀6 和电磁阀11将由一 PLC16的指令同时关闭。这一阶段，整个系统完 全复位，随着其所有功能可以使用，操作第二次水封就其容量排出， 其由连续的PLC16命令执行。
第二次排出由PLC16自动控制，而无论用户手工激活。随着PLC16 发出了控制信号，电此番13打开，允许储存在压縮空气箱24内压縮 空气通过，进入特定马桶21内部，并对其施加压力。上述操作排出 所有的水及物质，其来自于壁的清洁过程，容置在水封22处。在该 操作时，特定马桶21内部的设定压力，必定时4PSI，其由压力表15 测量； 一旦压力超过5PSI，压力计14发送一信号到PLC16，其保持 电磁阀13关闭，螺线形闩锁17锁定。通过减小压縮空气箱24的压 力，压力计10发送一信号到PLC16，其立即第三次起动空气压縮机 27，因此完成压縮空气箱24的第三次复位过程。当其设计压力 (25PSI)达到时，压力计10发送一新信号到PLC16，指出所述箱体 完全充满，PLC16关闭空气压縮机27，这一操作可持续到下一指令操 作末，其是在压縮加压水箱25水位复位。
PLC能够为程序提供一种操作的连续性，加压水箱25第一次水 复位是通过同时打开电磁阀11和电磁阀12来启动的；电磁阀12的 作用是允许加压水箱25的水复位，随着上述箱体水位的上升，排出 剩余压縮空气。
随着加压水箱25内达到最高水位，水位控制器5发送一信号到 PLC16，其控制电磁阀11和电磁阀12同时关闭，其继续进行使用压 縮空气的马桶冲洗系统1的自动操作循环。随着压縮空气箱24完全
加压以及加压水箱25回复，PLC16操控打开电磁阀6，且同时打开电 磁阀11，使用尖部19开始第二次特定马桶21内部壁的清洗过程以 及水封的复位。再次，现在由于第二次循环壁清洗及水封补偿对压縮 空气的需要，随着压縮空气箱24内部压力的降低，压力计10发送一 信号到PLC16，其立即操控空气压縮机27起动，因此，开始压縮空 气箱24内空气的第四次及最后的空气补充。
随着压縮空气箱24内部达到设计压力(25PSI)，压力计10发送 一信号到PLC16，指出相关箱体己经完全充满，其关闭空气压縮机27。
一旦壁清洗及水封复位过程结束，电磁阀6和电磁阀11将由 PLC16的一指令同时关闭。
最后，结束操作基本循环，通过同时打开电磁阀11和电磁阀12， 加压水箱25第二次水复位过程启动， 一个由PLC16操控的过程。就 像第一次复位过程一样，随着加压水箱25内达到最高水位时，水位 5发送一信号到PLC，其同时关闭电磁阀1和电磁阀12。基本的操作 循环结束了。此阶段，仅仅通过使用者按压操作按钮20，系统能够 开始新的操作循环。
权利要求
1、使用压缩空气的马桶冲洗系统，完全自动控制，由PLC操控，可通过简单按压一单一按钮操作，自清洁，其在废物排出马桶的过程中既省水，有省工省力，还可节省清洁用化学产品，其使用压缩空气以排出废物及污水，以取代大量依靠重力的水，操作马桶水封进行排出-复位循环，其特征在于，操作具有橡胶圈或其类似物的密封盖，在排出废物及废物污染的水封时，马桶由具有相对低压的压缩空气在其内部施压，作用机理为循环操作及由PLC自动控制。
2、 根据权利要求1所述的使用压縮空气的马桶冲洗系统，其特 征在于，基本上包括具有水封(22)的特定马桶(21)，虹吸下水管(23)，马桶盖(18)及其闩锁(26)，压縮空气箱(24)，加压水箱 (25)，空气压縮机(27)及PLC (16)。
3、 根据权利要求1所述的使用压縮空气的马桶冲洗系统，其特 征在于，特定马桶盖(18)密闭且由闩锁(26)固定于此位置，其中， 通过起动控制按钮(20)， PLC (16)起动必需设备，并因此，由空气 压縮机(27)引入到压縮空气箱(24)并容置其内的压力为25PSI的 压縮空气，突然从特定马桶(21)内部释放，产生一空气冲击，以及 在特定马桶(21)内部的4PSI的压力，其具有有效冲击，使得组成 水封(22)的水排出，该水封中废物积聚，使水随着压力空气沿着虹 吸下水管(23)下降，因此使得特定马桶(21)的内部压力与当地大 气压力值相同。
4、 根据权利要求1所述的使用压縮空气的马桶冲洗系统，其特 征在于，通过按压操控按钮(20), PLC (16)立刻起动，系统开始工 作，反过来，PLC (16)起动电磁阀(13)，其保持打开状态一段时间， 允许压縮空气从从压縮空气箱(24)通过进入特定马桶(21)内部， 并对马桶施压以排出水封(22)中的所有水及物质，在压縮空气冲洗 时，特定马桶(21)内室设计压力为4PSI，该压力由压力表(15)
5、 根据权利要求4所述的使用压縮空气的马桶冲洗系统，其特 征在于，在上部卫生盆压力存在5PSI时，压力计(14)会发送以信 号到PLC (16)，其将保持电磁阀(13)和电磁阀(17)锁定；随着 压縮空气箱(24)压力降低，压力计(10)发送一信号到PLC (16)， 其立即操控空气压縮机起动，因此进行第一次压縮空气箱空气复位过 程。
6、 根据权利要求5所述的使用压縮空气的马桶冲洗系统，其特 征在于，当压縮空气箱的设计压力(25PSI)达到时，压力计(10) 发送一信号到PLC(16)，指出相关箱体已经完全充满，所述PLC(16) 关闭空气压縮机(27)，并操控电磁阀(6)和电磁阀(11)同时打开， 利用尖部(19)开始特定马桶(21)内部壁的清洁过程及使水封(22) 复位。
7、 根据权利要求6所述的使用压縮空气的马桶冲洗系统，其特 征在于，随着压縮空气箱(24)压力降低，压力计(10)发送一信号 到PLC (16)，其立即操控空气压縮机(27)起动，因此完成其空气 的恢复过程；当压縮空气箱(24)的设计压力(25PSI)达到时，压力计(10)发送一信号到PLC(16)，指示相关箱体完全充满，PLC (16) 关闭空气压縮机(27)，并操控电磁阀(6)和电磁阀(11)同时打开， 利用尖部开始特定马桶(21)内部壁的清洁过程及使水封(22)复位。
8、 根据权利要求1所述的使用压縮空气的马桶冲洗系统，其特 征在于，系统推荐的理想工作是，通过与家用系统(1A)相连接收水， 通过入口 (27A)接收空气，通过与家用电网系统(3A)相连接通电 力。
9、 根据权利要求8所述的使用压縮空气的马桶冲洗系统，其特 征在于，该系统设立自动复位，其所有功能可用，以进行第二次水封 及其内容物的排出，其是通过PLC (16)操作实现，而不管用户的手 动起动，其通过PLC (16)释放操纵信号，电磁开关(13)打开，允 许储存在压縮空气箱里的压缩空气进入特定马桶(21)内部，并对其 施压，将所有水计物质排出，该物质是在上述壁清洗过程中产生的且 现在容置于水封(22)中。
10、 根据权利要求9所述的使用压縮空气的马桶冲洗系统，其特 征在于，特定马桶(21)内部的设计压力，在上述操作中也是4PSI， 其由压力表(15)测量。
11、 根据权利要求9所述的使用压縮空气的马桶冲洗系统，其特 征在于，设有一安全调节装置， 一旦压力超过5PSI，压力计(14) 发送一信号到PLC (16)，其保持电磁阀(13)关闭，螺线形闩锁(17) 锁闭。
12、 根据权利要求9所述的使用压縮空气的马桶冲洗系统，其特征在于，当特定马桶(21)壁的清洁及水封的复位结束，将通过PLC (16)的一指令关闭电磁阀(6)和电磁阀(11)。
13、根据权利要求1所述的使用压縮空气的马桶冲洗系统，其特 征在于，在通过PLC (16)连续控制，而不管用户的手动起动，进行 第二次水封及其内容物排出时，以及在通过PLC (16)发出控制信号 时，电磁阀(13)打开，其允许储存在压縮空气箱(24)内的压縮空 气进入特定马桶(21)并对其施压。
全文摘要
使用压缩空气的马桶冲洗系统，可完全自动控制，由PLC驱动，可仅仅通过按压一单一按钮操作，具有自清洁能力，从马桶排除废物省水，同时节省清洗用化学产品，并省工省力，其使用压缩空气排出废物及污水，以取代大量依靠重力的水，可在马桶水封排出—恢复循环操作，本发明的对象，由最有效的基本装置组成，其节省马桶冲洗用水。由于从传统马桶的废物排出及水封恢复仅仅依靠喷入大量水进行，它们从根本上大大费水。使用压缩空气的马桶冲洗系统1，其同时以压缩空气取代排出水封和废物的大量的水，其还进行特定马桶21内壁的清洁，清洁中还节省了化学产品及省工省力。
文档编号E03D5/00GK101180440SQ200580049907
公开日2008年5月14日 申请日期2005年11月22日 优先权日2005年4月5日
发明者杰尔·施瑞尔·雷塔奥 申请人:杰尔·施瑞尔·雷塔奥