专利名称：操作抽水马桶或连接于真空下水道的类似物上的冲水和排水阀的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在一抽水马桶或一真空下水道系统中的类似物中操作水流冲洗和排水阀的方法和装置。
在一真空下水道系统中，借助于一个或多个真空泵来提供真空，这些泵或者直接将抽水马桶、小便池或系统中的类似物连接于收集管(排水管)，或者连接于一真空室，而收集管又与该真空室连接。
公知的真空下水道系统的一个缺点是，当抽水马桶排水，即，当抽水马桶或类似物的排水阀开启时，产生很大噪音。特别是，当排水阀刚一打开时，立刻出现噪音的一峰值，在开始关闭排水阀时又出现另一噪音峰值。这种峰值的噪音等级是由于通过排水阀的出口孔的节流作用而引起的。
人们尝试了若干种方法和装置，来减少来自抽水马桶或真空下水道系统中的类似物的噪音。特别公知的是采用气密或吸收噪音的抽水马桶盖，还有施加与排水阀相连系的辅助空气。但这些方法和装置减小的噪音很有限，即，1-3分贝。
令人惊奇的是，在测试真空抽水马桶的功能时，本发明人发现，通过减少排水阀的开启和关闭时间可以显著地减小噪音。按照本发明，发明人得到一种用于控制或操作在下水道系统中的排水阀的方法，其特征在于排水阀以开启时间小于0.75秒的速度开启，并以开启时间小于0.75秒的速度关闭。
此外，本发明人还得到一种实现上述操作速度的标准的操作或控制装置，其特征在于该装置包括三个由一凸轮装置控制的操作阀，该凸轮装置由一活塞/缸体装置驱动，其中，第一操作阀设置成由一启动机构启动，该阀通过一相应的供气通道、管和真空箱将缸体装置中的腔室连接于收集管中的真空源，第二阀设置成通过相应的管路将真空箱连接于排水阀用的驱动单元，第三操作阀设置成通过相应的管路将抽水马桶用的冲水环连接于一供水装置。
独立权利要求2和4-8限定了本发明的有利的特征。
下面借助于附图进一步举例描述本发明，其中
图1示出噪音等级相对于抽水马桶内的排水阀的开启和关闭时间的一曲线图，图中示出按照本发明的方法以及该方法的改进与公知方案的比较；和图2-4示出本发明的具有一排水阀、冲水装置和操作装置的抽水马桶的三个行程；图5-7示出与图2-4所示的相同的装置的三个行程，但其具有另一种释放按钮和一附加的用于排水阀的操作阀。
如上所述，当一真空下水道系统的抽水马桶中的排水阀开启或关闭时，发生峰值噪音。这些噪音峰值是当阀体或阀关闭件在其路径上向上或向下运动，从而对阀的通流孔节流时，在阀的通流孔内形成的。形成噪音的是达到某一速度的穿过狭窄孔中的流体(空气)。抽水马桶水箱中的水和存在于系统中的空气构成了当阀开启时加速的质量。从原理上讲，阀必须以这样一个速度开启，使其在空气达到产生噪音之前完全开启(其通流不受限制)。在图1中以虚线A示出一种较早公知的操作装置的噪音分贝等级的时间函数，并以实线B示出按照本发明的操作方法的噪音等级。较黑的实线C示出一种改进，这将在本说明书结尾时加以评述。从图1中显而易见，当排水阀开启时噪音增加，直到到达一顶峰(在1处)，此时阀的节流最大。然后噪音等级下降，当阀完全开启时平缓发展(在Ⅱ处)，当阀关闭时再次增大，直到一第二峰值(在Ⅲ处)，此时阀的节流又为最大。通过研究图1中的曲线A和B可以看出，按照本发明的操作方法的排水阀的开启和关闭时间小于公知方案。更清楚地说，本发明的开启和关闭时间基本上分别为0.25和0.4秒，而公知方案的开启和关闭时间分别为0.8和1.3秒。噪音等级也明显较低，大约为15分贝。
因此，从本发明已经发现，通过减少开启和关闭排水阀的时间可以在很大程度上减小真空下水道系统的噪音，在真空下水道系统中的抽水马桶或类似物中采用了排水阀。从测试结果看出，公知的真空下水道系统中的排水阀的开启时间为0.8至1.0秒，而其关闭时间为1.1至1.6秒。在本系统中的排水阀的开启和关闭时间分别下降到0.8和1.1以下，这样就减少了排水阀的噪音。
能否获得低于这些值的开启和关闭时间取决于排水阀和这种阀的操作装置是否足够快。发明人以前已经开发出这种快速排水阀，其在挪威专利申请No.943535中予以描述，并在该申请的图2-7中示出(不再描述)。
本发明还涉及排水阀的操作和控制装置，其与以前的授予专利权的排水阀结合，能够将排水阀的开启和关闭时间降低到0.8秒以下。下面参考图2至图4描述这种操作装置。
图中示出一抽水马桶1，其内装有一冲水环2，抽水马桶的出口管4处设有一排水阀3，在前和侧剖视图中分别可以看到按照本发明的一操作和控制装置5。由于在图2-4中的部件都相同，这些附图仅仅是揭示本发明的功能的不同的行程，所以在描述控制装置5的结构设计时，起初仅参考图2。
控制装置包括一单元，该单元具有一上缸壳体6和一下阀壳体8，上缸壳体6带有一可动活塞7，下阀壳体8带有三个不同的操作阀，一第一阀9、一第二阀10和一第三阀11，此外，还有一形状像一凸轮装置12的活塞杆。阀9、10和11为同类型阀，即，平衡臂式阀，平衡臂36、37、38分别由一弹簧13预先调节好。在臂的相对侧的一阀体14设计成分别顶靠在阀9、10和11用的相应的阀腔62内的阀座(孔)15、16、17、18、19上。
当操作装置和排水阀处于图2所示的一静止关闭的位置时，一弹簧20对活塞7施加预负荷，且将其保持在一下部位置。在该位置上用于操作阀10的阀孔17关闭，而阀孔18通过管道21通向大气。
在阀10内提供一与阀臂37连接的释放(启动)装置23，见图2-4中抽水马桶下方的释放装置23的放大的横剖面图。该装置包括一锁定销39，一弹簧40对其施加预负荷，该锁定销保持平衡臂37压靠在弹簧13上。
通过按压释放装置上的启动按钮22，一拖曳线24向后拉锁定销39，由此使阀10用的臂37打开阀孔17，并关闭阀孔18。这样，气流通过管21从活塞7上方的缸体腔室41流过阀10，再流过管路25和真空箱26，流到处于真空下的排水管27。如图3所示，活塞7现在朝一上部位置移动。这又导致凸轮装置12上的凸起28移动阀9内的阀臂36，使阀关闭通向大气的开孔16，并开通从排水阀3的活塞腔29经管路16、25流向箱26的空气流，使排水阀3开启，以便排空抽水马桶水箱中的内装物。就在凸轮凸起28将阀9调节之前，该凸轮凸起先通过转动平衡臂来调节阀11，使阀体14离开阀孔19，从而使水经过管路33、34从一水池(未示出)流过阀11，并流向用于冲洗抽水马桶1的冲水环2。
当活塞7达到缸壳体6内的最上面的位置时，凸轮凸起35作用在阀10中的平衡臂上，从而使阀复位并开启，以经过管21提供来自大气的空气。同时，释放装置23复位，从而操作装置准备好抽水马桶的一次新的排水冲洗。现在弹簧20的力使活塞7回到图4所示的初始位置，而凸轮装置在其回程中首先使阀9复位，从而使来自大气的空气从阀孔16经管路61流向排水阀3的缸体29，使排水阀关闭。然后，凸轮装置使阀11复位，从而关闭向抽水马桶的供水。控制装置不处于其初始的备用位置，为新的操作做好准备。
除了弹簧20的力，操作装置壳体6内的活塞7的速度取决于从缸体腔室41内排出或向其内提供空气的迅速程度。优选通过一与阀10连接的节流装置(未示出)来控制这种空气的抽出/供应。
在图5-7所示的本发明的一优选实施例中，采用一个附加的第四操作阀42进一步减少排水阀的开启和关闭时间，该第四阀优选设置在排水阀3的顶部，排水阀现在被取出抽水马桶，在其外面示出。提供第四阀42的主要目的是向排水阀3的缸体腔室29迅速提供空气或从其内抽出空气，从而实现排水阀的较快的开启和关闭时间。操作阀9、10、11与前面的例子中的相同，但不是直接连接于排水阀3的腔室29，来自阀9的连接管路现在连接于第四阀42的一缸体/活塞装置43/44。活塞43借助于一弹簧46保持在一较低的准备好的位置，其设置成移动一平衡臂45，并从而将在该臂的相对端上的阀体47从一个上部位置和一个下部位置移动，在该上部位置，阀体47顶靠在阀座48上(阀通向真空箱26)，在该下部位置，阀体47顶靠在一阀座29上(在大气与排水阀的腔室29之间开通)。
图5-7还示出释放装置50的另一实施例。在本实施例中，该释放装置包括一按钮51，其具有一活塞52，设置在一腔室54内的一弹簧53对该活塞施加预负荷。该装置的缸体腔室56中充以一种流体，该流体优选为空气，其设置成借助于一启动机构57、58启动阀10。一小孔59(未详细示出)控制流体向缸体56的返回，以便短时间抑制启动机构57、58，并从而获得足够的操作阀10的开启时间。下面描述图5-7所示的本实施例的操作。图5示出准备位置，在该位置排水阀3为关闭位置。通过推按钮51，缸体腔室56内的流体经过管路55提供给阀10的启动机构，该启动机构为活塞/缸体装置57、58。活塞57现在移动平衡臂，并从而将阀10的阀体14从左向右移动，即，关闭孔18，而开启孔17，如图6所示。这时，空气从缸体腔室41经过管路25流向真空箱26。随着活塞7与凸轮28一起向上运动，平衡臂从左向右运动，从而阀9的阀体14也从左向右运动，开启孔15，而关闭孔16。凸轮也正好启动冲水阀11(前面参见图2-5作过描述，因此不再赘述)。
由于阀9的阀体14此时将阀孔15打开，第四操作阀42的缸体44内的空气通过管路61、操作阀9排出，并经管路16和25排放到真空箱26。此时，阀42的活塞向上移动，从而使平衡臂45运动，使得阀体47关闭孔49，而开启阀孔48。这时，空气迅速从排水阀的缸体腔室29内排出，经过管路60直接排入真空箱26，并且排水阀3的活塞64，从而阀体63快速向上移动到其开启位置，使抽水马桶放水。空气从排水阀的腔室29中的迅速排出是利用该阀来实现的，因为这样就可以使用较大的阀孔、较大直径的管子，并使腔室29与箱26之间的距离较短(流体阻力较小)。
释放装置的活塞52和按钮51一返回到其初始启动位置，阀10就复位，关闭阀孔18，而开启阀孔17。这样，空气从大气经阀孔17流向控制阀5的腔室41，并且控制装置的活塞7和凸轮12向下运动，如图7所示(流程结束)。现在，随着凸轮12向下运动，操作阀9复位，从而关闭阀孔15，而开启阀孔16。这样，空气就从大气中穿过阀9中的阀孔16，再穿过管道26流向缸体44，从而使阀42复位，关闭孔48，而开启孔49，以便从大气向排水阀3的腔室29提供空气。这时，排水阀3的活塞64向下运动，关闭排水阀。现在，控制装置和排水阀处于复位位置，准备新的操作。
图1中的曲线C示出采用附加的第四操作阀42后噪音等级的改善。从该图中可以看出，由于进一步减少了排水阀的开关时间，峰值噪音Ⅰ和Ⅲ几乎消失。这样，通过第四操作阀，噪音又被减小了6-7分贝。
本发明除了提供一种方法，还提供一种用于控制真空下水道系统中的抽水马桶的冲水和排水阀的装置，其结构紧凑，由非常少的部件构成，因此，其制造和维修都简单而且成本低，并且操作非常快。
权利要求
1．一种用于控制一真空下水道系统中的一抽水马桶或类似物的排水阀(3)以及优选冲水的方法，其特征在于所述排水阀以开启时间小于0.75秒的速度开启，并以关闭时间小于0.75秒的速度关闭。
2．如权利要求1所述的方法，其特征在于所述开启和关闭时间分别为0.25和0.4秒。
3．一种用于控制真空下水道系统中的抽水马桶或类似物的排水阀(3)和冲水的装置，所述装置和排水阀由在排水系统(27)中所产生的真空驱动，其特征在于所述装置(5)包括至少三个操作阀，一第一阀(10)、一第二阀(9)和一第三阀(11)，它们借助于一共用的活塞杆调节或复位，活塞杆的形式为一凸轮装置(12)，该凸轮装置由一缸体壳(6)内的活塞(7)驱动，其中的第一阀(10)由一启动机构(23)启动，该阀设置成将所述缸体(6)中的腔室连接于真空源，所述第二阀(9)由凸轮装置(12)调节，其设置成将所述下水道管(27)中的所述真空源连接于所述排水阀(3)的驱动装置(29、64)，所述第三阀(11)借助于所述凸轮装置(12)调节，且其设置成通过相应的管路和管(33、34)将一冲水环(2)或类似物连接于一水源。
4．如权利要求3所述的装置，其特征在于所述阀(9、10、11)为平衡臂型阀，各阀具有一可转动臂(36、37、38)，—弹簧(13)对该臂施加预负荷，所述臂的一端设有一弹性阀体(14)，该阀体设计成紧密地顶靠在阀壳的一或两侧上的孔的阀座(15、16；17、18；19)上，所述臂的另一端由启动装置(23、51、52、56)或活塞杆(12)上的凸轮凸起(28、35、32)移动，以关闭或改变阀的流通。
5．如权利要求3所述的装置，其特征在于所述控制装置设有一第四操作阀(42)，该阀设计成迅速从排水阀(3)用的驱动装置(29、64)抽出或向其提供空气，该第四阀由所述第二阀(9)控制。
6．如权利要求5所述的装置，其特征在于所述第四阀为平衡臂型阀(45、47)，平衡臂(47)由一活塞/缸体装置(43、44)转动，所述活塞由一弹簧(46)施加预负荷，以将臂的一端保持在一较低的位置，从而保持另一端上的一阀体(47)紧紧地顶靠住一上阀座(48)，处于准备好的状态，当受到第二阀(9)的控制时，活塞(43)可以转动所述阀体(47)，使其顶靠在下阀座(49)上。
7．如权利要求3所述的装置，其特征在于所述释放装置(23)为锁定销型，一弹簧(40)对锁定销(39)施加预负荷，一按钮(22)可以通过一线(24)移动所述锁定销，该锁定销设置成用于将阀(10)的阀臂(37)保持在一顶着弹簧13的预定的位置，在该位置，所述阀体(14)关闭通向真空箱的阀座(17)，所述锁定销从其锁定位置拉出时释放臂(37)，从而阀体(14)开启阀孔(17)，而关闭阀孔(18)。
8．如权利要求7所述的装置，其特征在于当所述活塞杆(12)的凸轮(35)处于其上部位置，并将阀臂(37)压回到其初始位置时，所述锁定销(39)复位。
全文摘要
一种控制排水阀(3),优选一真空下水道系统中的一抽水马桶或类似物的冲水的方法,排水阀以开启时间小于0.75秒的速度开启,并以关闭时间小于0.75秒的速度关闭。本发明还提供一种控制抽水马桶或真空下水道系统中的类似物的排水闸(3)和冲水的装置,装置和排水阀由在排水系统(27)中所产生的真空驱动,装置(5)包括至少三个操作阀,一第一阀(10)、一第二阀(9)和一第三阀(11),它们借助于一共用的活塞杆调节或复位,活塞杆的形式为一凸轮(12),该凸轮由一缸体壳(6)内的活塞(7)驱动,其中第一阀(10)由一启动机构(23)启动,该阀将缸体(6)中的腔室连接于真空源,第二阀(9)由凸轮(12)调节,其将下水道管(27)中的真空源连接于排水阀(3)的驱动装置(29、64),第三阀(11)借助于凸轮(12)调节,通过相应的管路和管(33、34)将一冲水环(2)连接于一水源。
文档编号E03C1/122GK1236413SQ98801141
公开日1999年11月24日 申请日期1998年6月10日 优先权日1997年6月11日
发明者奥拉夫·霍塞思 申请人:奥拉夫·霍塞思