专利名称：强力节水冲便器的制作方法
技术领域：
强力节水冲便器是一种代替各类卫生间高、低水箱用来冲洗蹲、坐便池的装置，也适用于其它定量用水设备。
目前我国各类卫生间大量采用的冲便器仍旧是传统的高、低水箱，少部分开始使用有些厂家生产的各种延时自闭冲洗阀，但由于有些冲洗阀的性能和质量差，如冲洗效果不佳、漏水、安装维修不方便等原因，用户又将这些冲洗阀换成了传统的高、低水箱，给这些延时自闭冲洗阀的推广应用带来了困难。
高、低水箱结构庞大，造价高，占据厕所空间大，安装麻烦，安装费用高，在运输和安装过程中损坏率大，安装好后需经常维修才能长期使用，且在使用过程中不论是大便还是小便，每次使用一箱多水13－15升太浪费。与高、低水箱相比，延时自闭冲洗阀应该具有造价低、安装方便、不易损坏、使用寿命长、卫生节水等优点。但国内生产的大部分延时自闭冲洗阀如广西的“桂花牌”、湖北的“古城牌”、北京的“银河牌”等七、八种，基本上是袭用国外60年代的技术，均属间接控制方式，其不足之处有(1)冲洗力小，冲洗效果不佳。由于这些冲洗阀的结构设计不合理，内部流阻大，使得出水量小，经北京国家建筑五金水暖产品质量监督检验站检测，上述冲洗阀在阀前压力为0.1MPa时，出水流量在0.8升／秒左右，而该站专家建议，要使冲洗阀具有良好的冲洗能力，必须使上述冲洗流量＞＝1.0升／秒，国外先进国家生产的冲洗阀，其流量都＞＝1.0升／秒，如在阀前压力为0.1MPa时，西德的为1.0升／秒，日本的为1.1升／秒。(2)低压性能差。由于上述冲洗阀的阀口关闭与打开是利用阀片两侧产生的水压差来间接控制的，当管道水压低于0.03MPa时，阀口不能关闭，造成长流水现象。目前我国水源短缺，城市供水紧张，供水力普遍不足，特别是五、六层楼，水压很低，使上述冲洗阀的使用范围受到限制，再加上有些冲洗阀质量差、漏水、安装维修不方便等原因，用户不欢迎，使得这些冲洗阀难以在我国普遍推广。
本实用新型的目的是研制一种冲洗力强(在阀前压力为0.1MPa时，冲洗流量＞＝1.2升／秒)、节水率高(与高水箱相比节水率＞＝50％)、低压性能好(在水压为0.02－0.05MPa时仍具有良好的冲洗效果)、大小便可分档冲洗、安装维修方便、操作力小、卫生可靠的、可延时自闭的冲便装置——强力节水冲便器。
附
图1为本实用新型的结构示意图上腔体1和下腔体10用活节螺母11连接，上腔体1内装有延时装置。延时装置由轴Y形圈2、延时缸套3、弹簧4、先导杆5、孔Y形圈6、活塞杆7、O形密封圈18组成。轴Y形圈2装在延时缸套3的上底部，其内唇不紧不松地套在先导杆5上部的光轴上，当先导杆5上行时，它会严密地贴在光轴上，起密封水的作用；当先导杆5下行时，它较松地套在光轴上，水可从其微小缝隙间慢慢渗入。弹簧4压在延时缸套3内部的上底面上和先导杆5中部的弹簧座上。弹簧座下面与杆连接处套有一个O形密封圈18，常态时，它紧压在活塞杆7的泄压管的先导孔上起先导作用。先导杆5下面的光杆穿过活塞杆7的泄压管内部并压在大小便分档按钮14的短臂端头上，活塞杆的泄压管上部接近活塞处开有两个泄压小孔，下部的矩形孔宽松地套在大小便分档按钮14的短臂端头上。活塞杆7的活塞外面紧紧地套有一个孔Y形圈6，它的外唇不紧不松地贴在延时缸套3的内壁上，孔Y形圈6上行时，延时缸套3内的水可推开孔Y形圈6的外唇流出，当孔Y形圈6下行时，其外唇严密地贴在延时缸套3的内壁上起着密封水的作用，使得水只能从轴Y形圈2的内唇与先导杆5上部光轴间的微小缝隙中慢慢渗入，起到延时作用。延时缸套3的下部周壁上开有四个矩形进水口，当孔Y形圈6上行开起后，水可从中流入出水座8的出水口，接通水路。延时缸套3的下面装有出水座8，常态时，孔Y形圈6紧紧压在出水座8的出水口上，起着关断水路的作用。在延时缸套3下部的环外边处与出水座8和上腔体1内壁的连接处用一个O形圈19密封。出水座8下部有三根细杆连接一圆环，圆环宽松地套在活塞杆7的泄压管上起导向作用。紧接着出水座8的下面装有防污器9，它是圆台形的，其壁上开有四个狭长矩形通气孔，通气孔用圆台形的防污密封套喷口20密封，当水从上往下流时，由于其锥度将通气孔密封住，防污器9的下部与下腔体10的内壁之间用O形圈21蜜封。当进水管出现较强虹吸并吸开孔Y形圈6时，防污密封套喷口20会打开防污器9的通气孔，并且会紧贴在出水座8下部的三根细杆上，形成较强的阻力，通气孔可破坏下腔体内的真空，从而具有非常强的防虹吸功能，起到了卫生可靠的作用。下腔体10的上部开有通气孔，中部装有大小便分档按钮14，其短臂端头伸入活塞杆7下部的矩形孔内，长臂端的中部有一小便按钮圆柱，其内装有延时调节螺钉16，长臂端的下部为大便按钮部位。长短臂为直角连接，连接处有一圆柱转轴，转轴装在按钮座12的按钮槽内，按钮槽被按钮保护罩15内的平面盖住，按钮罩15和按钮座12被转轴所在平面内的两颗螺钉(图中未画出)上紧在下腔体10的外壁上。下腔体10上的按钮孔用按钮密封套13密封。下腔体10的下部装有接管螺母17和O形圈22。
由上可知，本冲便器的结构与国内现有的各种冲便器的结构完全不同，在设计时，严格按照流体力学的理论进行科学计算，尽量减小本冲便器的内部能量损失。由流体力学理论知道，局部能量损失主要是由于过水断面尺寸的突变和水流方向的突变造成的。上述国内现有的各种冲洗阀流量小的主要原因是在阀内通道中有多处流通面积小于进水管的流通面积，而且弯道多，造成阀内的局部能量损失太大，另外把防污器和防污密封套喷口做在阀的接管螺母处，喷口必须伸进管道内，使该处的流通面积小于管道面积，造成限流，阻力大，虽然该处的流速高，但由于流量不够，流出喷口后再流入流通面积大的管子并转弯流入便池内，能量损失大。本冲便器在结构设计时，严格计算内部各处的流通面积，使其都等于或者稍大于进水管截面积，进水管和出水管都采用1G″管，并且尽量减少弯道或减轻水流方向突变的程度，如上腔体1的肩部采用45°过渡等。本冲便器的一大改进是把防污器9和防污密封套喷口20做在腰部出水座的下面，喷口不需要插入出水管道内，使得该处的流通面积也能等于进出水管的截面积。由于本冲便器按照等面积原理设计，大大减小了内部的能量损失，提高了冲洗流量，理论计算和试验都表明，在阀前压力为0.1MPa时其冲洗流量达到了＞1.2升／秒的要求，冲洗时间只需4－5秒，出水量6－7升就能把大便冲洗干净，与高水箱相比，节水率＞50％，冲小便时，只需2－3秒，出水3－4升，就能把小便冲洗干净，节水10－11升，节水率＞70％。
就低压性能而言，上述国内现有各种冲洗阀的工作压力均为0.05－0.6MPa，在水压低于0.05MPa时，冲洗流量不够，效果不佳，在水压低于0.03MPa时，操作失灵，造成长流水现象。而本冲便器的工作压力范围为0.02－0.6MPa，在水压低于0.05MPa时，由于内部能量损失小，仍具有足够的冲洗流量，曾把本冲便器接在高水箱下面距水箱约1米处(即此时阀前压力约为0.01MPa)，冲洗流量仍达0.8－0.9升／秒。
本实用新型的另一大改进是，将活节的原理引入了本冲便器的设计，上下腔体用活节螺母11连接，使得安装和维修非常方便。
以下结合附
图1将本冲便器的工作过程作进一步详细说明参照附
图1，本冲便器的上腔体1直接接1G″自来水管，下腔体10直接接1G″的冲便池管。常态下，在弹簧4和延时缸套3内水压(接近于进水管压力)的作用下，孔Y形圈6的下端面紧压在出水座8的出水口上，此时水路不通。当水压较高时，孔Y形圈6的下端面将更紧地压在出水座8的出水口上，密封可靠。当水压较低特别是水压接近于零时，在弹簧力的作用下也能切断水路，不会因水压较低而出现常流水现象，克服了上述国内现有各种冲洗阀因水压低而造成操作失灵的常流水现象。当按动大小便分档按钮14时，先推动先导杆5，使得O形圈18失去密封作用，延时缸套3内的水压立即降为零，而延时缸套3外的压力仍为进水压力。这时，当进水管压力较高时，作用在孔Y形圈6上向上的合力会克服孔Y形圈6的外唇与延时缸套3内壁间的摩擦力而推动孔Y形圈6和活塞杆7自动向上走，这是由先导杆5间接控制的过程，于是就接通水路。水路接通后，进水管中的一部分压力势能将转变为动能，使压力下降，作用在孔Y形圈6上向上的合力下降，当合力下降到等于或小于孔Y形圈6外唇与延时缸套3内壁间的摩擦力时，孔Y形圈6停止向上运动，但在按钮继续按动下，推动活塞杆7继续向上运动，这是通过活塞杆直接控制的过程。由于延时缸套3内的压力接近于零，按钮只需克服弹簧力和摩擦力而推动活塞杆7向上运动，操作力很小。当出水口开度大于100％时，所有流通面积都等于或稍大于进出水管截面积，通过冲便器内部的能量损失最小，而流量和冲洗力最大。当进水管水压较低时，按钮14推动先导杆5使延时缸套3内泄压后，由于作用于孔Y形圈6上向上的合力不足以克服摩擦力而使孔Y形圈6自动向上运动，先导失去作用，但在按钮14继续按动时仍然只需克服弹簧力和摩擦力而推动活塞杆7使孔Y形圈6继续向上运动，使出水口的开度大于100％，操作力仍然很小。因此，无论是高压下还是低压下，通过先导杆5的间接控制和活塞杆7的直接控制相结合，操作力都很小。松开按钮14后，在弹簧力的作用下，先导杆5上的O形圈18将活塞上的泄压孔密封住，并推动活塞杆7和孔Y形圈6向下运动，但水不能从孔Y形圈6的外唇处进入延时缸套3内，只能从轴Y形圈2的内唇与先导杆5间的微小缝隙中慢慢渗入延时缸套3内，使孔Y形圈6经延时后才能关闭出水座8的出水口。调节延时调节螺钉16就能控制按钮14的按下深度，从而控制活塞的行程，起到调节延时时间的作用。冲大便时，按在按钮14的下部并按到底，松开延时4－5秒后自动关闭，出水6－7升，节水50％以上，冲小便时，按在按钮中部的小便按钮圆柱上，由于保护罩15的限制，使整个按钮按不到底，只能打开先导密封圈18并使孔Y形圈6开起一点，松开后，延时2－3秒，出水3－4升，节水70％以上。
由于本冲便器直接与自来水相连，防止污染很重要，安装时，需将本冲便器安装在距便池1.3米以上的部位。当自来水管出现轻微虹吸时，由于弹簧4的作用，不能将孔Y形圈6吸开，当虹吸严重并把孔Y形圈6吸开时，由于出水座8下面装有防污器9，空气会从下腔体10的气孔和防污器9的气孔中进入，破坏了虹吸，同时防污密封套喷口20会紧贴在出水座8的下部的三根细杆上，形成较强的阻力，防止了污水的吸入，起到了卫生可靠的作用。
本实用新型与国内现有冲便器如大量使用的高、低水箱和少量使用的延时自闭冲洗阀相比，具有冲洗力强，节水率高、低压性能好，安装维修方便，操作力小等优点，并且具备大小便分档冲洗的功能，与高水箱相比，冲大便一次节水7升，冲小便一次节水10升，如果按每人每天大便一次，小便三次计算，一年可节水13.5吨，如果一个200万人口的城市全部使用本冲便器，每年可节水2700万吨水。因此本冲便器的性能优于其它同类产品，是符合国家节水政策的应该大力推广应用的节水新技术产品，可获得巨大的社会效益和经济效益。
本实用新型具有结构简单，容易制造的特点，可以用有色金属制造，也可以用黑色金属制造，部分零件还可以用塑料和橡胶制造，既适合专业厂家大批量生产，也适合具有一般机械制造能力的中小厂家生产，经济效益显著。
权利要求1.强力节水冲便器，其主要技术特征是上腔体1和下腔体10用活节螺母11连接，上腔体1内装有延时装置；延时装置由轴Y形圈2、延时缸套3、弹簧4、先导杆5、孔Y形圈6、活塞杆7、O形圈18组成；延时装置下面是O形圈19和出水座8，紧接着出水座8下面装有防污器9、防污密封套喷口20和O形圈21；下腔体10的上部开有气孔，中部装有大小便分档按钮14、按钮座12、按钮密封套13、按钮保护罩15和延时调节螺钉16，下部装有接管螺母17和O形圈22。
2.根据权利要求1所述的冲便器，其特征是轴Y形圈2装在延时缸套3的上底部，其内唇不紧不松地套在先导杆5上部的光轴上；弹簧4压在延时缸套3内部的上底面上和先导杆5中部的弹簧座上，弹簧座下面与杆连接处套有一个O形圈18；先导杆5下面的光杆穿过活塞杆7的泄压管内部并压在大小便分档按钮14的短臂端头上；活塞杆7的泄压管上部接近活塞处开有两个泄压小孔，下部的矩形孔宽松地套在大小便分档按钮14的短臂端头上；活塞杆7的活塞外面紧紧地套有一个孔Y形圈6，它的外唇不紧不松地贴在延时缸套3的内壁上；延时缸套3的下部周壁上开有四个矩形进水口。
3.根据权利要求1或2所述的冲便器，其特征是在延时缸套3下部的环外边处与出水座8和上腔体1内壁的连接处用一O形圈19密封，出水座8的下部有三根细杆连接一圆环，圆环宽松地套在活塞杆7的泄压管上；紧接着出水座8的下面装有防污器9，它是圆台形的，其壁上开有四个狭长矩形通气孔，通气孔用圆台形的防污密封套喷口20密封；防污器9的下部与下腔体10的内壁之间用O形圈21密封。
4.根据权利要求1或2所述的冲便器，其特征是大小便分档按钮14的短臂端头伸入活塞杆7的泄压管下部的矩形孔内，长臂端的中部有一小便按钮圆柱，其内装有延时调节螺钉16，长臂端的下部为大便按钮部位，长短臂为直角连接，连接处有一圆柱形转轴，转轴装在按钮座12的按钮槽内，按钮槽被按钮保护罩15内的平面盖住，按钮罩15和按钮座12被转轴所在平面内的两颗螺钉上紧在下腔体10的外壁上，下腔体10上的按钮孔用按钮密封套13密封。
专利摘要本实用新型为一种强力节水冲便器，它的上腔体和下腔体用活节螺母连接，上腔体内装有延时装置，延时装置下面是出水座，紧接着出水座下面装有防污器和防污密封套喷口，下腔体上部开有气孔，中部装有大小便分挡按钮、按钮保护罩和延时调节螺钉，下部装有接管螺母。该冲便器具有冲洗力强、节水率高、低压性能好、安装维修方便、操作力小的特点，具备延时自闭、大小便分挡冲洗的功能，社会效益和经济效益显著。
文档编号E03D3/00GK2114682SQ91216629
公开日1992年9月2日 申请日期1991年6月19日 优先权日1991年6月19日
发明者张钢, 张建生, 张锋 申请人:张钢, 张建生, 张锋