专利名称：带有改进的排污通道的冲水马桶的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有从便盆延伸的虹吸出口弯管的冲水马桶。更具体地说涉及这种弯 管的改进，以便于使用较少的水清洁便盆。
背景技术：
传统的冲水马桶典型地具有与弯曲的出口通道相连的便盆部分。所述通道的上支 路(up leg)部分通常在冲洗循环期间充满水以“阻挡”其下游的下水道气体，以至于从而 防止所述下水道气体进入房屋内部。水通过被称为“堰”的所述排污通道的拱形部分被保持在所述便盆和所述排污通 道的上支路部分中。在所述“堰”下游的所述排污通道的下支路(down leg)被设计为一旦 所述冲洗循环开始时便开展虹吸，以帮助进一步排空所述便盆。其下游通常是交错的行程 以将流动物运送到出口并且还帮助在所述下支路中形成所述虹吸。因而所述排污通道用于多重目的。其阻挡下水道气体，其帮助在冲洗之前将水保 持在所述便盆中，然后在所述冲洗循环期间辅助形成虹吸。当在一次冲洗循环期间可使用 大量水(例如3加仑)时，获得所有这些功能是相对简单的。然而，首先为了节水的原因， 许多法令目前限制并且消费者倾向于不使用在每次冲洗中使用那么多水的冲水马桶。现在 冲水马桶的标准是每个冲洗循环使用不超过1. 6加仑(6. 06公升)的水。在使用那么少的水时获得有效的清洁可能是困难的。因此，一些早期的低用水量 冲水马桶在清洁效果方面存在问题，导致消费者在每次如厕后多次冲洗。还曾使用其它向 水提供更大推动力的合成一体的相对昂贵的装置，例如泵。尽管本领域现在已经开始开发 用1. 6加仑水获得有效清洁的较不昂贵的方式，但仍然存在对每次冲洗以更少的水工作的 冲水马桶的规章限制和市场需求。更多地减少每个冲洗循环的用水量的一个障碍是，以往在虹吸行程中形成所述虹 吸的过程使用了大量的水。例如，在所述虹吸形成之前有相当多的水穿过所述排污通道。由 于需要移除截留在所述下支路和所述外支路(out leg)中的空气，并且由于通过所述存水 弯管的初始流动物形态根据所述便盆中的排泄物的种类而变化，所以缩短形成虹吸所占据 的时间不是一件容易的事情。其它涉及的事情是一些声称的方案导致堵塞问题。当前排污通道领域的典型代表是美国专利1，062，413，1，132，866，1，221，359， 1，251，268, 1，964，876,2，066，883,3，484，873,4，246，227,5，170，515,5，404，597, 5，706，529，5，819，326，5，918，329，5，983，413，6，145，138，6，986，172 和 7，020，908。另外 参考公开号为2003/0213055的美国专利申请。因此，排污通道还有改进的需要，特别是每次冲水用非常低水平的用水量获得有 效便盆清洁的排污通道。
发明内容
本发明提供一种包括具有改进的水和空气排空特性的排污通道的冲水马桶。一方
3面，所述排污通道将便盆开口和冲水马桶出口相连。所述排污通道从所述便盆开口延伸到 位于所述便盆开口上方的堰，然后延伸到下支路，然后延伸到跟部，最后延伸到外支路。所述跟部在所述下支路和所述外支路之间连接并提供有转弯。所述跟部具有包含 较大尺寸(major dimension)禾口较小尺寸(minor dimension)的横截面轮廓。所述较大尺 寸随着所述下支路过渡到所述跟部而增加，并随着所述跟部过渡到所述外支路而减小。所 述排污通道能在所述冲水马桶的冲洗作用期间产生虹吸。优选地，所述较小尺寸随着所述 下支路过渡到所述跟部而减小，并随着所述跟部过渡到所述外支路而增加。所述较大和较小尺寸的这些改变在所述跟部处“集中”通过所述排污通道的水的 流动物。所述跟部几何结构在所述冲水马桶的冲洗作用期间便于所述排污通道中虹吸的形 成，并且重要的是即使所述便盆中初始可能有宽泛变化的排泄物时也能以有效的方式这样 做。在一优选形式中，所述下支路和所述外支路每个都具有2到2. 25英寸之间的较大 和较小尺寸，而所述跟部具有3. 2到3. 7英寸之间的较大尺寸。在另一优选形式中，所述 排污通道具有带有基本圆形的横截面轮廓的下支路，和带有基本D形的横截面轮廓的外支 路。在该形式中，所述跟部的侧壁的所述内表面的至少一部分具有过渡到所述D形外支路 的平坦底部的平坦部分。在另一优选形式中，所述跟部的最大横截面积超过邻近所述跟部的所述下支路的 横截面积。例如，所述跟部的最大横截面积可超过邻近所述跟部的所述下支路的横截面积 至少25%。在又一优选形式中，所述下支路基本竖直，而所述外支路基本水平。在该形式中， 所述外支路可沿向前的方向从所述跟部延伸到所述出口。本发明提供一种带有改进的排污通道设计的冲水马桶。其被设计为在冲洗循环期 间来自所述便盆的水快速填充所述排污通道的关键部分。这导致虹吸的快速形成。另外， 所述排污通道设计还能在所述冲洗循环的末尾处水流速率下降时更好地保持所述虹吸。因 此，所述排污通道设计提供所述便盆内容物的更快且更稳定的排空，而最小化水的浪费。该排污通道几何结构，尤其是将所述下支路和所述外支路相连的所述跟部的几何 结构，允许在所述冲洗循环期间对水的更好地利用(例如在盆边和任何喷射孔之间的水的 更有效的分离)。所述跟部的伸长和收缩改进了在变化的水的情况下所述排污通道中虹吸 的形成，同时保持所述排污通道不被堵塞。因此，即使用相对少量的水，所述排污通道也能 提供有效的、可靠的并且强力的冲洗。本发明的这些和其它优点从详细描述和附图中将显而易见。下文只是对本发明优 选实施例的描述。为了接近本发明的全部范围，权利要求书应被视为优选实施例，而不是落 入所述权利要求书范围之内的仅有的实施例。
图1为根据本发明的冲水马桶排污通道的左侧正视图，带有用虚线表示的所述排 污通道可用于其中的示例性围绕物；图2为沿图1所示冲水马桶后下部分的前后中心线向下截取的竖直剖视图；图3为沿图2中线3-3截取的剖视4
图4为沿图2中线4-4截取的剖视图；图5为沿图2中线5-5截取的剖视图；图6为沿图2中线6-6截取的剖视图；图7为沿图2中线7-7截取的剖视图；图8为沿图2中线8-8截取的剖视图；图9为沿图2中线9-9截取的剖视图；图10为沿图2中线10-10截取的剖视图；并且图11为根据本发明第二实施例的竖直剖视图。
具体实施例方式图1表示具有根据本发明的虹吸通道或排污通道12设计的冲水马桶10。除排污 通道12的详细说明之外的冲水马桶10可为任何合适的冲水马桶，图11的冲水马桶只是一 个可能的例子。作为另一个例子，图1用虚线显示具有安装在便盆基座16上的冲洗箱14的两件 式冲水马桶。冲洗箱14底部中的孔(未示出)对住便盆基座16顶部中的孔(未示出)，以 允许水在冲洗循环期间从所述冲洗箱穿过并进入形成在便盆基座16中的便盆18。排污通道12沿一蜿蜒的路径从便盆18中的便盆开口 20延伸，并且重要的是具有 沿所述路径变化的横截面(例如，如图3-10所示)。所述排污通道具有在便盆基座16底部 的排出口 22，安装在排泄物铅垂管线(未示出)的敞口端上方。排污通道12因此形成用于 使便盆18中的容纳物在冲洗循环期间流到所述排泄物/下水道/腐败物管线的路径。下面参考图2，排污通道12的入口 24从便盆开口 20的竖直部分延伸到上支路26。 上支路26沿向后的方向逐渐弯曲远离入口 24达到堰28。堰28成拱形从而所述上部内表 面提供一堰顶29，下部内表面提供一水屏障30。堰28成拱形越过该水屏障30以与下支路 32相连接。跟部34形成大约90度的转弯，以将基本上沿竖直方向延伸的下支路32连接到基 本上沿水平方向延伸的外支路36。外支路36沿向前的方向朝冲水马桶10的前部延伸，直 至外支路36连接到出口转弯38。出口转弯38弯曲大约90度以将外支路36连接到适于连接到排泄物/下水道/ 腐败物管线(未示出)的排出口 22。出口转弯38还可以具有从出口转弯38朝向排污通道 12的上游部分和便盆18延伸的使制模方便的腔40。这些横截面的形状在排污通道12的长度上变化。在图3-10的每一个中，中心线 表示所述相对于用于形成图2所示剖视图的平面横截面的定向。在所有横截面轮廓中，侧 壁42围起贯穿排污通道12的通道44。当相对于图3-10所示的横截面使用时，应用于此的“中间”是指由位于图2所示 横截面所在平面与图3-10中的每个所示横截面所在平面的交界处的线所指示的方向。相 反，“横向”是指垂直于图2所示横截面所在的平面延伸的方向。因为所述排污通道的对称 性，在本实施例中，所述中间的和所述横向的方向始终相互垂直。为了阐明起见，指示第一 横截面的中间方向M和横向方向L的轴线在图3中表示。由于排污通道12从入口 24延伸到堰28，所以排污通道12的横截面轮廓如图3_6
5所示一样改变。图3表示靠近入口 24处的排污通道12的横截面。入口 24的横截面形状为 相对粗的椭圆形。侧壁42内表面的顶部部分46和底部部分48之间的中间尺寸优选为大 约2. 4英寸，侧壁42内表面的左侧部分50和右侧部分52之间的横向尺寸优选为大约2. 9 英寸。如图4所示，由于排污通道12延伸进入上支路26，所以通道44的横截面面积减 小。所述中间尺寸减小到大约2. 1英寸，所述横向尺寸减小到大约2. 6英寸。此外，通道44 的所述横截面的椭圆形形状变得稍微地更加细长。随着上支路26开始过渡到堰28，所述内表面的底部部分48开始变平坦以形成水 屏障30。此后，随着排污通道12从堰28延伸到下支路32，水屏障30的平坦表面或顶点随 着堰28的横截面过渡到下支路32的基本圆形的横截面轮廓而消失。尽管下支路32被表 示为过渡到基本圆形的横截面，还可以考虑可以将下支路32保持为基本D形的横截面。随着堰28过渡到下支路32，所述横向尺寸从所述堰中的2至3英寸之间变窄到下 支路32中的2至2. 35英寸之间，优选地到大约2. 1英寸。在下支路32中，该横向尺寸优 选地与所述中间尺寸相匹配。图6-8中可看出从堰28处的基本D形的横截面到下支路32 的基本圆形的横截面的发展。随着下支路32过渡到跟部34，可从图9中看出通道44沿所述中间方向伸长。所 述中间尺寸增加到3. 2至3. 7英寸之间，优选地到大约3. 5英寸。随着跟部34转弯并过渡 到外支路36，所述中间尺寸和横向尺寸回到2至2. 25英寸之间，优选地到大约2. 1英寸。如图2所示，跟部34的外部转弯54具有转化为径向弯曲的平坦部分58的直的平 坦部分56。直的平坦部分56相对外支路36的方向形成大约100度的角度。与跟部34的 内部转弯60相比，外部转弯54发生得更突然并且形成比相对平缓和平滑的内部转弯60更 尖锐的转弯。从图9和图10中可以看到，径向弯曲的平坦部分58开始形成于跟部34的外部转 弯54，并且并入外支路36的平坦底部62。跟部34的这个径向弯曲的平坦部分58可在图 9的另外的椭圆形的横截面中看到。随着排污通道12继续进入外支路36，如图10所示，跟 部34的径向弯曲的平坦部分58过渡到外支路36的基本D形的横截面的平坦底部62。此外，为了沿所述中间方向伸长，通道44还可以在横向方向上缩窄以在通道44中 的下支路32和外支路36之间的跟部34处形成收缩。应该理解，尽管跟部34被表示并描述为伸长而且收缩的而使所述中间尺寸被扩 大而所述横向尺寸被减小，不过跟部还可以沿其它方向伸长和收缩。特别地，在从下支路32 过渡到跟部34期间在跟部34处较大尺寸增加。同样，在从跟部34到外支路36的过渡中， 该较大尺寸减小。如图所示，虽然该较大尺寸相当于所述中间尺寸，但是可以预期，所述较大尺寸可 以沿除所述中间的方向之外的其它方向。同样，在所述过渡期间所述“收缩”被表示为沿较 小尺寸出现。可以预期，所述较小尺寸可以沿所述横向方向或沿除所述横向方向之外的其 它方向伸展。可以预期，跟部34的最大横截面积可超过邻近跟部34的下支路32的横截面积。 跟部34的最大横截面积可超过邻近跟部34的下支路32的横截面积至少25%。同样，跟 部34的最大横截面积可超过外支路36的横截面积。再一次，所述横截面积的差可为至少
625%。应该理解，外支路36可以沿除基本水平朝前方向以外的方向延伸，并且可以具有 除基本D形的横截面之外的横截面几何结构。例如，外支路36的横截面轮廓可相对较圆。 此外，外支路36可沿横向或后向延伸。可以预期，外支路36在具有该跟部特征的排污通道 中可为双堰。冲水马桶10以及相关的排污通道12以下述方式工作。在冲洗之前，便盆18和从 便盆开口 20到水屏障30的排污通道12的范围内充满水。由于缓慢或逐渐加入便盆18的 另外的水将引起一些水流到水屏障30之上，所以水屏障30的高度决定了便盆18中的水的 高度，尽管没有足量的水来形成虹吸。当冲水马桶10被冲洗时，水被促使进入便盆18并将便盆18中的水平面增加到位 于或高于堰顶29的高度。水平面的这种迅速增加促使水进一步进入排污通道12并填充堰 28和下支路32的至少一部分。该水流过将水引导进入跟部32的外部转弯54处的接近球 状区域的下支路32。该区域集中水的流线并引起泼溅或水跃，因而引起虹吸。虹吸的形成 引起废水通过排污通道12从便盆18排出。该虹吸作用可被如图11所示的相邻的喷射促 进或延长。在许多冲水马桶中，这样的一次或多次喷射可为引起虹吸形成的主要作用。所述横截面积通常随着排污通道12从堰28延伸到下支路32而减小，但是废水的 速度随着通过较小横截面积前进而增大，然后随着通过排污通道12的具有较大横截面积 的部分而减小。因此，通常可以确定下支路32中的水的速度大于跟部34中的水的速度，并 且外支路36中的水的速度大于跟部34中的水的速度，但稍微小于下支路32中的水的速 度。所述不同的速度加上跟部34的几何结构降低了气体后泄的可能性，从而形成密封。应该特别注意，因为水流的收缩和集中沿着所述跟部的伸出的斜坡发生，当开始 形成虹吸时，所述跟部自调节以适应变化的排泄物内容物。因此，所述跟部设计是可靠的虹 吸形成特征。排污通道12的设计同样提高了排污通道12在所述冲洗循环末尾保持虹吸的 能力。在另一实施例中，如图11所示，排污通道12被表示为具有从图1-10所示的几何 结构中稍供选择的几何结构。具体地，上支路26随着逐渐靠近堰28而延伸更远的距离。图 11所示的实施例还具有帮助冲洗作用的喷射供应导管64。该实施例还具有从堰28的上表 面朝向冲洗箱14延伸的腔66。应该理解，本发明的优选实施例已经在上文中描述。然而，包括在本发明的精神和 范围之内的对优选实施例的多种修改和变形对本领域技术人员来说是显而易见的。例如， 代替重力流动箱，所述箱可被提供泵或其它向水提供更大驱动力的装置，或更明确地排定 所述水面和喷射流体之间的顺序的控制器。因此，本发明不应该限于所描述的实施例。为确定本发明的全部范围，应该参考随 后的权利要求。工业适用性本发明提供由于使用改进的排污通道而更有效地冲洗排泄物的冲水马桶。
权利要求
具有排污通道类型的冲水马桶，所述排污通道在便盆开口和冲水马桶出口之间延伸，所述排污通道从所述便盆开口延伸到位于所述便盆开口上方的堰，然后延伸到下支路，然后延伸到跟部，然后延伸到外支路，改进包括所述跟部在所述下支路和所述外支路之间连接并提供有转弯，所述跟部具有包含较大尺寸和较小尺寸的横截面轮廓，所述较大尺寸随着所述下支路过渡到所述跟部而增加，并随着所述跟部过渡到所述外支路而减小；其中所述排污通道能在所述冲水马桶的冲洗作用期间产生虹吸。
2.根据权利要求1所述的冲水马桶，其中所述较小尺寸随着所述下支路过渡到所述跟 部而减小，并随着所述跟部过渡到所述外支路而增加，从而在所述跟部处集中通过所述排 污通道的流动物以产生水跃并从而在所述冲水马桶的冲洗作用期间便于所述排污通道中 虹吸的形成。
3.根据权利要求2所述的冲水马桶，其中所述下支路和所述外支路每个都具有2到 2. 25英寸之间的较大尺寸和2到2. 25英寸之间的较小尺寸，并且所述跟部具有3. 2到3. 7 英寸之间的较大尺寸。
4.根据权利要求1所述的冲水马桶，其中所述下支路具有基本圆形的横截面轮廓，所 述外支路具有基本D形的横截面轮廓。
5.根据权利要求4所述的冲水马桶，其中所述跟部具有包含内表面的侧壁，且所述侧 壁的所述内表面的至少一部分具有过渡到所述外支路的平坦底部的平坦部分。
6.根据权利要求1所述的冲水马桶，其中所述跟部的最大横截面积超过邻近所述跟部 的所述下支路的横截面积。
7.根据权利要求6所述的冲水马桶，其中所述跟部的最大横截面积超过邻近所述跟部 的所述下支路的横截面积至少25%。
8.根据权利要求1所述的冲水马桶，其中所述下支路基本竖直，所述外支路基本水平。
9.根据权利要求8所述的冲水马桶，其中所述外支路沿向前的方向延伸。
全文摘要
公开一种具有在便盆开口和冲水马桶排出口之间延伸的排污通道的冲水马桶。跟部连接在所述排污通道的下支路和外支路之间并提供转弯。所述跟部具有包含较大尺寸和较小尺寸的横截面轮廓。所述较大尺寸随着所述下支路过渡到所述跟部而增加，并且随着所述跟部过渡到所述外支路而减小。在所述排污通道中的该跟部构造在所述冲水马桶的冲洗作用期间形成虹吸。
文档编号E03D11/08GK101970768SQ200980108729
公开日2011年2月9日 申请日期2009年2月11日 优先权日2008年2月12日
发明者丹尼尔·N·哈洛伦, 兰迪·O·梅松 申请人:科勒公司