CN105839750A - 外置磁盘-活塞隔膜式蓄能马桶冲水器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冲水装置，特别是在居民家中广泛使用的外置磁盘‑活塞隔膜式蓄能马桶冲水器。它包括有：进水管，小水箱，底座，密封垫，盖板，螺钉，压杆，隔膜，压杆复位弹簧，阀盖，柱形水嘴盖，阀盖中心柱，柱形水嘴盖复位弹簧，封水活塞，柱形水嘴盖导压孔，链接弹簧，节流孔，水嘴泄压孔，柱形水嘴盖密封胶块，安装螺栓，冲水器排水口，驱动磁盘，水嘴，小水箱压环，小水箱密封圈。在磁盘的磁力驱动作用下，冲水器的封水活塞打开，小水箱蓄集的高能水在空气和隔膜的联合推动下，高速射进马桶坐便器，高速冲刷污物，在保证冲洗效果的同时，又能够大幅度节约用水，减少重复劳动。

Description

外置磁盘-活塞隔膜式蓄能马桶冲水器

技术领域

本发明涉及一种冲水装置，特别是在居民家庭中广泛使用的外置磁盘-活塞隔膜式蓄能马桶冲水器。

背景技术

传统式马桶冲水器，一般都是简单蓄水式，即在马桶后部专门设置一个水箱，该水箱与大气连通，水仅仅依靠水箱里0.3米高的低能水位，没有额外压头，当冲水时，手动拉起位于水箱底部的盖板阀盖板，此时，水箱中先前蓄积的定量水涌出，冲走污物。这种设计一般一次动作耗水量在8升左右，有的更是达到12升的用量，再加上冲洗效果不理想，一次污物经常需要冲几次，而反复冲洗所带来的累加耗水量更是惊人。

近几年，由于居民饮用水资源日趋紧张，全社会节能环保意识日趋高涨，节水型冲水器水箱出现并得到大量使用，这种冲水器节水的原理是专门设置了大水和小水两个按键供使用者选择，这在主观上对节约用水起到一定缓解作用，但客观上没有彻底改变。

这些传统冲水器其固有缺点是：

1、水没力：这也是老式冲水器最致命缺点，置于水箱中的水冲击力太小，通常一次冲水动作往往达不到效果，而需要二次、三次冲水，原因就是因为水箱中所蓄之水水位仅仅0.3米，形成的势能太小，这样，当水涌出时势能变成动能时，产生的速度头非常小，不到2米/秒，水缓缓流出，产生的冲刷力也就微乎其微；

2、水箱蓄水量大，耗费水：为保证冲刷效果，这些储水箱容量通常都不能太小，通常都在8升左右，有的更大，而一旦打开避水阀，所容之水即全部涌出，一次冲洗效果不行，再反复冲多几次，单次和累积用水量非常大，所以极端浪费水；

3、必须设置大型储水箱：现在市场上的马桶一般为分体式和一体式两种，但不管哪一种均配备陶瓷专用储水箱，该水箱与坐便器一体，其不仅占地大，而且陶瓷水箱易碎，生产过程中耗用大量粘土和燃料，同时，由于陶瓷体积大，密度小，产品运输过程中，单位体积运输物流成本非常高，间接浪费能源。

4、由于水的冲刷力度太小，污物数次冲洗不掉，直接影响用户心情。

5、现在使用的下沉式的阀门盖板不承压，压力稍高时会自动打开；而抬起式的阀门，压力过高时，人工又难以开启。

以上这些缺点都是需要迫切消除或改进的，亟需创新和发展。

为消除上述缺点，并达到节约用水，节约能源，减少使用空间，提高用户幸福度，高性能马桶冲水器出现了。

发明内容

本发明涉及一种冲水器，特别是在居民家庭中广泛使用的外置磁盘-活塞隔膜式蓄能马桶冲水器。

千家万户每天都在使用的马桶，其用水量相当大，绝对不可小觑，尤其在比较缺水的地区，水资源显得尤其珍贵，如何能够在减少用水的前提下，又能够保证冲洗效果，是摆在大家面前不容回避的现实问题。

解决这一问题的途径是：要减少用水量，必须高效率使用水，也就是必须尽可能提高水的势能，提高水的做功能力。

附图说明

附图是本发明的结构剖视图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明作进一步详述：

附图为本发明的结构剖视图。

本发明的结构如下：

参照附图所示，外置磁盘-活塞隔膜式蓄能马桶冲水器，包括有：进水管1，小水箱2，底座3，密封垫4，盖板5，螺钉6，压杆7，隔膜8，压杆复位弹簧9，阀盖10，柱形水嘴盖11，阀盖中心柱12，柱形水嘴盖复位弹簧13，封水活塞14，柱形水嘴盖导压孔15，链接弹簧16，节流孔17，水嘴泄压孔18，柱形水嘴盖密封胶块19，安装螺栓20，冲水器排水口21，驱动磁盘22，水嘴23，小水箱压环24，小水箱密封圈25

各部件位置关系如下：

由进水管1、安装螺栓20、冲水器排水口21组成本冲水器底座3。

由柱形水嘴盖复位弹簧13、柱形水嘴盖11、柱形水嘴盖导压孔15、柱形水嘴盖密封胶块19组成柱形的可移动的水嘴盖11，并内置于阀盖10中心处。

水嘴盖11由链接弹簧16与水嘴23连接。

水嘴23与封水活塞14以同心方式铆接在一起。

封水活塞14上开设有节流孔17。

在盖板5预留的中心孔外部，通过螺钉6固定阀盖10、封水活塞14。

在阀盖中心柱12的外侧，套着压杆7及压杆复位弹簧9。压杆复位弹簧9置于压杆7内。在压杆7的底部末端处固定有驱动磁盘22。

以阀盖10所在位置为中心，左右对称布置两个小水箱2。

小水箱2均采用倒置安放，并从盖板5的内部穿出，从盖板5的内表面以螺钉6依次将小水箱压环24、隔膜8、小水箱2的法兰、小水箱密封圈25一起紧固在盖板5上。

隔膜8与小水箱2之间围成封闭空间，内部驻留常压空气。

封水活塞14与阀盖10之间围成封闭腔。

封水活塞14底部压贴在冲水器排水口21上。

盖板5与密封垫4、底座3由数个螺钉6联接固定起来。

底座3通过安装螺栓20固定在坐便器上。

工作过程如下：

进水过程：城市居民自来水管来水水压约为0.25MPa，居民家庭里的自来水管上的自备手动阀门与进水管1直接相连，当打开该自备手动阀门时，由于自来水自带压头，水压大于空气初始压力，水便由进水管1进入盖板5与底座3之间的空隙，并到达位于小水箱2入口的隔膜8底部处。冲水器的进水过程包括两个过程，且这两个过程是同时发生的：

第一个过程：水到达隔膜8底部后，由于该隔膜为强弹性材料制作，具有极好的伸缩性，由于小水箱2的内部充满表压为零的空气，而水压比空气压力大，所以，水便推挤隔膜8发生弹性形变并上移，小水箱2的内部空间逐渐缩小，其内部空气压力逐渐增大，直至与自来水压力相同，水便停止进入，隔膜8也保持不动了，此时，小水箱2中所进之水进入保压状态，其蓄积的能量相当于25米高水体的势能，这个过程就是本冲水器蓄能的过程。

第二个过程，当水填充小水箱2空间的时候，水也在同时填充本冲水器封水活塞14与阀盖10围成的封闭腔，水先穿过位于封水活塞14上开设的节流孔17，进入该腔，该腔的出口是水嘴23上开设的水嘴泄压孔18，而在柱形水嘴盖复位弹簧13与链接弹簧16的预紧力作用下，柱形水嘴盖11与水嘴盖密封胶块19一起压住水嘴23上的水嘴泄压孔18，实现该腔的自我密封。当水进入这个腔后立即压缩内部空气，水推动空气逐渐上移并通过柱形水嘴盖导压孔15逐渐被挤压至该腔上部的柱形水嘴盖复位弹簧13的顶部，当该腔空间内压力等于来水压力后，内部水位不再上升，这样，该腔内部压力就必然作用于柱形水嘴盖11的上部端面，并就此产生一个静推力，该力又由柱形水嘴盖11的下部端面的柱形水嘴盖密封胶块19直接作用于水嘴23上的水嘴泄压孔18，使得水嘴23处越压越紧，密封性能更好，由于水嘴23为金属材料，并铆接在封水活塞14上，使封水活塞14中心区域刚性化，该静推力必然通过水嘴23压向封水活塞14，而位于封水活塞14的中心处底部正对水嘴23的出口处又紧贴着冲水器排水口21，水嘴23与封水活塞14贴合部分即刚化部分的面积略大于冲水器的排水口21的外管径，这样，借助于水压，实现了水嘴23的水嘴泄压孔18和冲水器排水口21的同时自我密封，无泄漏。

排水过程：参照附图所示，小水箱2中的水位到达设计水位后处于保压蓄能状态，此时，若按压压杆7，则压杆复位弹簧9收缩，驱动磁盘22迅速下移并靠近位于阀盖10内的柱形水嘴盖11上部，由于柱形水嘴盖11为导磁材料，当两者充分接近后，磁吸力大于柱形水嘴盖复位弹簧13的弹性阻力和水压静推力之和，于是，柱形水嘴盖11、链接弹簧16与柱形水嘴盖密封胶块19一起在该磁力的提拉作用下，同时迅速上移，瞬间将水嘴23上的水嘴泄压孔18打开，腔内的水立即从水嘴23流出，排入冲水器排水口21，工作腔内压立即减小，由于位于封水活塞14上的封水活塞节流孔17流量小不能瞬间给予补充，而位于封水活塞14外部的泛水区水压仍然保持着高位，而铆接了部件水嘴23的封水活塞14，其材料为弹性橡胶，这样，在工作腔空间减压后，在外水压力推动作用下，封水活塞14与水嘴23一起同时上抬，打开封水活塞14与冲水器排水口21之间的流通空间，就打开了本冲水器的主流通道，冲水器被打开后，原先蓄积在小水箱2内的大量富压水，瞬间喷涌而出。

自动复位：参照附图所示，自动复位包括两个过程，一是隔膜自动复位，另一个是封水活塞自动复位，具体详述如下：

隔膜自动复位：当小水箱2蓄积的高能水被释放后，隔膜8在小水箱2中的被压空气复原力和自身回复力的双重作用下，迅速复位到起始状态，并等待来水填充。

封水活塞自动复位：当按压压杆7的力消失后，压杆7在压杆复位弹簧9与柱形水嘴盖复位弹簧13的两个恢复力作用下将驱动磁盘22与柱形水嘴盖11分离，并各自归位。柱形水嘴盖11在链接弹簧16的牵引作用下自然压向封水活塞14上的水嘴23上的水嘴泄压孔18，而水嘴23的底部与封水活塞14一起也自动压住本冲水器的排水口21也就是主出水口，如此完成自动密封，自动闭锁，阻挡水流。

完成上述两个复位后，小水箱2又开始新的充水蓄能过程，直到下一次按动压杆7。

这样做的好处是：

1.采用空气蓄能，没有疲劳寿命问题，水流挤压空气，水箱内的定量空气体积迅速缩小而压力陡然上升，形成空气弹簧，而水箱中大量的静态水同时获得了相同的压力势能，这个压力大小等同于自来水管内压力。当冲水器打开时，被压缩着的空气迅速把水压出水箱。如此，内部空气被反复挤压和释放，体积忽大忽小，就像弹簧伸缩一样。

2.更为独到的是：设置在阀盖10内的封水活塞14，它采用了连通器原理，即采用小活塞来推动大活塞，起到四两拨千斤的作用，这样就保证了冲水器操作灵敏，动作轻松。

3.由于压力能的存在，小水箱2中的蓄集水富有极高的做功能力，在小水箱2的水体任意水平横截面处均为等压面，根据积分定理，这个横截面会产生非常高的合成推力，该推力会驱动水面急速下移，排水过程中小水箱2中的蓄集水会整体瞬间往低压区移动，水体形成了刚性体，同步性好，移动迅速，排水超快。

4.由于压力能的存在，根据流体总压定理，水的静压会变成动压，也就是水流具有极高的速度头，计算表明，此种水流，其出口速度可达20米/秒以上，而老式冲水器其水流出口速度仅仅不到2米/秒，两者相比，外置磁盘-活塞隔膜式蓄能马桶冲水器的优势显而易见。

5.由于水流射流强，冲刷效果显著，水箱的容积非常小，为定容式设计，每次耗水量3升以内，从客观上、根本上减少用水，并高效使用水。

6.水头被抬高到25米左右，远远大于老式水箱水头的0.3米，是老式冲水阀的80多倍，水的冲击力度超大，一次操作即可达到预定效果，无须反复操作，使用者获得极佳的用户体验。

7.由于水流湍急，冲洗过程也是马桶流体通道的自我保洁过程。

8.驱动部分(磁盘22、封水活塞14、阀盖10)采用外置式设计，与小水箱2之间相互独立，使得冲水器结构部件的体积和重量大幅减少，大幅提高装置密封性能，易于产品制造。

9.更为独到的是：采用隔膜式设计，将工作空气与填充水两相介质进行完全隔离，互不干扰，采用高弹性模量隔膜时，可以进一步缩小水箱体积。

10.本冲水器为单独设计，独立于坐便器。

11.本装置占地小，运输方便，拆卸维护简单。

Claims (10)

1.外置磁盘-活塞隔膜式蓄能马桶冲水器，包括有：进水管(1)，小水箱(2)，底座(3)，密封垫(4)，盖板(5)，螺钉(6)，压杆(7)，隔膜(8)，压杆复位弹簧(9)，阀盖(10)，柱形水嘴盖(11)，阀盖中心柱(12)，柱形水嘴盖复位弹簧(13)，封水活塞(14)，柱形水嘴盖导压孔(15)，链接弹簧(16)，节流孔(17)，水嘴泄压孔(18)，柱形水嘴盖密封胶块(19)，安装螺栓(20)，冲水器排水口(21)，驱动磁盘(22)，水嘴(23)，小水箱压环(24)，小水箱密封圈(25)。

2.根据权利要求1所述的外置磁盘-活塞隔膜式蓄能马桶冲水器，其特征是由压杆(7)，压杆复位弹簧(9)，驱动磁盘(22)，阀盖(10)，柱形水嘴盖(11)，阀盖中心柱(12)，柱形水嘴盖复位弹簧(13)，封水活塞(14)，柱形水嘴盖导压孔(15)，链接弹簧(16)，节流孔(17)，水嘴泄压孔(18)，柱形水嘴盖密封胶块(19)，共同组成磁驱阀。

3.根据权利要求1所述的外置磁盘-活塞隔膜式蓄能马桶冲水器，其特征是在小水箱(2)的进水口处均设置隔膜(8)。

4.根据权利要求1所述的外置磁盘-活塞隔膜式蓄能马桶冲水器，其特征是阀盖(10)与封水活塞(14)由螺钉(6)直接固定在盖板(5)的外表面。

5.根据权利要求1所述的外置磁盘-活塞隔膜式蓄能马桶冲水器，其特征是水嘴(23)的中心处开有一个水嘴泄压孔(18)，水嘴(23)与封水活塞(14)同心布置并铆接在一起，柱形水嘴盖(11)由链接弹簧(16)与水嘴(23)联接。

6.根据权利要求1所述的外置磁盘-活塞隔膜式蓄能马桶冲水器，其特征是在柱形水嘴盖(11)内开有中心孔，其侧面开有导压孔(15)，两者联通，内置水嘴盖复位弹簧(13)，在封水活塞(14)上开有节流孔(17)，封水活塞(14)底面直接盖在冲水器排水口(21)上，柱形水嘴盖(11)材质是软磁材料，封水活塞(14)本体是弹性材料。

7.根据权利要求1所述的外置磁盘-活塞隔膜式蓄能马桶冲水器，其特征是在阀盖(10)的外部阀盖中心柱(12)上放置压杆(7，)在压杆(7)内部设置压杆复位弹簧(9)，在压杆(7)底部末端外侧设置驱动磁盘(22)。

8.根据权利要求1所述的外置磁盘-活塞隔膜式蓄能马桶冲水器，其特征是驱动磁盘(22)形状为环形，材料是强永磁材料，也可以采用电磁线圈。

9.根据权利要求1所述的外置磁盘-活塞隔膜式蓄能马桶冲水器，其特征是在隔膜(8)采用高弹性模量材料制作时，小水箱(2)被隔膜(8)围住的空气可以连通外部大气或不再设置小水箱。

10.根据权利要求1所述的外置磁盘-活塞隔膜式蓄能马桶冲水器，其特征是该冲水器由两个安装螺栓(20)与坐便器固定。