CN110056052B - 一种自适应压力变化水箱和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自适应压力变化水箱，水箱主体和水箱顶盖相连后形成容纳腔室，进水装置下部穿过水箱主体底面进水孔与外接水管相连，排水装置底部与水箱主体底面安装柱相连，排水装置底面设有伸缩底板抵于水箱主体底部的排水孔，水箱顶盖表面设有中心开关孔以及若干排气孔，中心开关孔设有按压开关弹性将中心开关孔打开或关闭，按压开关底端可与排水装置的顶端开关相抵，排气孔中心设有上下浮动的浮球，浮球顶面将排气孔打开或关闭，本发明还提出了一种使用自适应压力变化水箱的控制方法。相对现有技术，本发明技术方案具有安全可靠、密封良好且节约用水等优点，可对增压式水箱结构优化设置、提高清洁效果、降低用水量以及节能电能。

Description

一种自适应压力变化水箱和控制方法

技术领域

本发明涉及卫浴技术领域，特别涉及一种自适应压力变化水箱和控制方法。

背景技术

日常生活中，人们习惯使用坐便器或者蹲便器作为如厕的主要工具，并且坐便器或蹲便器通常需要在上部位置设置用于冲水的水箱，自来水经过进水装置进入水箱内部进行预储存，当用户如厕完毕后，通过按压设置于水箱顶端的按钮，使排水装置与水箱底部之间出现排水口，水体只是在重力作用下经过管道流入至便池内部而将污物带走，上述水箱单纯地采用重力差实现冲水功能，这样使得洁净效果有限，部分粘附性较强的污物可能存在难以被冲刷干净等问题。

为解决上述问题，现有技术采用在水箱内部设置增压泵，当需要使用较强压力的水体时，通过增压泵对水箱内水体进行增压并经相应管道冲入至便池内部，以对便池表面污物进行强力冲刷。但采用增压泵会增大耗能且存在安全隐患，因此对增压式水箱进行结构优化设置具有重要意义。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种安全可靠、密封良好且节约用水的自适应压力变化水箱，本发明还提出了一种使用自适应压力变化水箱的控制方法，旨在对增压式水箱结构优化设置、提高清洁效果、降低用水量以及节能电能。

为实现上述目的，本发明提出的一种自适应压力变化水箱，包括水箱主体和水箱顶盖，水箱主体和水箱顶盖相连后形成容纳水体和/或空气的腔室，水箱主体内部设有进水装置和排水装置，进水装置下部穿过水箱主体底面进水孔与外接水管相连，排水装置底部与水箱主体底面安装柱相连，排水装置底面设有伸缩底板抵于水箱主体底部的排水孔，水箱顶盖表面设有中心开关孔以及若干排气孔，中心开关孔设有按压开关弹性轴向移动，按压开关底端可与排水装置的顶端开关相抵，排气孔中心设有上下浮动的浮球，浮球顶面将排气孔打开或关闭。

优选地，所述中心开关孔顶端向上设有中心凸出座，所述按压开关为台阶轴段，台阶轴段的轴向顶端和底端分别设有上限位板和下限位板，上限位板和水箱顶盖之间设有复位弹簧弹性推动按压开关向上移动复位；所述排气孔底端向下设有下凸出座，排气孔内壁面为台阶结构，所述浮球顶端设有若干个相互分离的限位柱，限位柱穿过排气孔的顶端设有限位凸块。

优选地，所述进水装置的浮子上升至上限位置时，水箱内的空气体积与水体体积之比为1:5-1:4；所述浮球上升至极限位置时的水体液面与所述水箱顶盖底面之间的高度差为h1，浮球上升至上极限位置时的水体液面与所述进水装置的浮子上升至上极限位置并将进水装置关闭进水时的水体液面之间高度差为h2，其中|h1|>|h2|。

优选地，所述浮球顶面设有密封垫层将所述排气孔底端边沿密封，所述下限位板顶面设有密封垫层将所述中心开关孔底端边沿密封，所述伸缩底板底面设有密封垫层将所述水箱主体底部的排水孔边沿密封。

优选地，所述上限位板底面相连有密封垫层，上限位板弹性向下移动并可通过密封垫层将所述中心凸出座内部中心阶梯槽底面密封。

优选地，所述水箱主体顶端边沿和所述水箱顶盖侧部边沿卡接相连。

优选地，所述水箱主体顶端边沿设有下紧固座，所述水箱顶盖边沿设有上紧固座，上紧固座和下紧固座通过螺钉紧固相连。

优选地，所述水箱主体顶端设有密封条安装槽，密封条安装槽内设有内部中空的密封环抵于水箱顶盖底面。

优选地，所述水箱顶盖底面设有网格状的加强筋

本发明还提出一种使用所述自适应压力变化水箱的控制方法，包括以下步骤：

步骤S1：所述进水装置向水箱内部输送水体，水体液面推动浮球逐渐向上移动并将所述排气孔密封，水体液面与所述水箱顶盖底面之间形成密封空气腔室；所述进水装置继续向水箱内部输送水体，位于水体液面之上且位于所述水箱顶盖之下的空气腔室体积逐渐减小，气体压力逐渐增大，为水箱内部冲水压力的增压行程；

步骤S2：水体液面继续上升，空气腔室内压力逐渐升高，水体液面持续推动所述进水装置的所述浮子逐渐向上移动并上移动至极限位置后，进水装置停止向水箱内部进水，为水箱内部冲水压力的逐渐稳压行程；

步骤S3：用户推动所述按压开关轴向向下移动并使所述排水装置顶部的顶端开关触发工作，所述伸缩底板轴向上移，所述排水孔被打开，部分水体经排水孔流向便池内部，空气腔室逐渐产生相对空气压力的负压；

步骤S4：所述浮球随液面下落逐渐向下移动，所述排气孔重新被打开，空气经排气孔再次进入至水箱内部以消除水箱内部出现的气体负压现象，水箱内部的空气腔室压力逐渐平衡至大气压力，水箱内部水体通过虹吸现象快速且以较高压力冲入至便池内部带走污物。

本发明技术方案相对现有技术具有以下优点：

本发明技术方案通过水箱顶盖和水箱主体之间形成一个容纳水体的空腔，通过进水装置向水箱内部注入水体，当水体液面高度上升至一定高度后，推动浮球将排气孔密封，与此同时按压开关弹性将中心开关孔密封，液面与水箱顶盖底面之间形成密闭的空气腔室，通过水体继续向水箱内注入水体，迫使空气腔室体积进一步减小，进而形成压力较大的空气，这时为压力增压过程。当水体液面继续上升并推动进水装置的浮子逐渐上升至极限位置而关闭进水装置进水，此为压力稳压过程。用户通过按压设置于水箱顶盖的按压开关以推动排水装置的伸缩底板向上移动，进而形成排水孔，压力较大的空气推动水体急速地向便池冲刷，水箱上部出现相对外界空气的负压，浮球伴随液面向下移动并将排气孔重新打开，外界空气经排气孔进入水箱内部以平衡水箱内部负压，通过增压后再冲水能够有效提高水体冲刷效果且减少用水量。

本发明技术方案在增压过程前，当浮球并未上升至上极限位置时，水箱内与外界空气连通，保证水体能够顺利注入水箱内并保证液面上升，而增压过程中，通过浮球密封排气孔以及下限位板密封中心开关孔以营造可靠的增压环境，并且通过进水装置的浮子控制增压的极限位置保证水箱不会过度增压而造成水箱爆裂，另外，冲水过程中，浮球随水体下降以使外界空气与水箱内部再次连通，平衡内外压差保证压力较大的水体能够顺利充入便池内。

因此本发明技术方案相对现有技术能够可靠地注入水体和自动提高冲水压力，与此同时能够安全地控制增压的极限位置，另外通过平衡压力，保证水体能够顺利冲水，进一步提高水箱的工作可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明自适应压力变化水箱的内部结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	水箱顶盖	42	台阶轴段
11	排气孔	43	下限位板
				12	中心开关孔	5	复位弹簧
13	下凸出座	6	密封垫层
				14	中心凸出座	7	排水装置
15	加强筋	71	伸缩底板
				2	水箱主体	72	顶端开关
22	进水孔	8	进水装置
				23	排水孔	81	浮子
24	安装柱	82	杠杆机构
				3	浮球	83	紧固螺母
31	限位柱	9	密封环
				32	限位凸块	10	水体
4	按压开关	101	空气
				41	上限位板

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种自适应压力变化水箱。

请参见图1，在本发明实施例中，自适应压力变化水箱包括水箱主体2和水箱顶盖1，水箱主体2和水箱顶盖1相连后形成用于容纳水体和/或气体的腔室，并且水箱主体2内部设有进水装置8和排水装置7，而进水装置8和排水装置7可直接选用现有技术的进水装置8和排水装置7，在此不详细介绍。进水装置8下部穿过水箱主体2底面的进水孔22后，再与外接水管相连，另外进水装置8的底部可螺纹配合使用紧固螺母83，从而将进水装置8的底部与水箱主体2底部紧固相连，而排水装置7底部通过安装柱24与水箱主体2底部相连，并且排水装置7底面设有伸缩底板71抵于水箱主体2底面的排水孔23。本实施例的水箱顶盖1表面设有中心开关孔12以及设置于左右两侧的排气孔11，其中中心开关孔12设有按压开关4弹性将中心开关孔12打开或关闭，按压开关4底端可与排水装7置的顶端开关72相抵，另外排气孔11中心设有上下浮动的浮球3，浮球3的顶面可将排气孔11打开或关闭。

具体地，本实施例的中心开关孔12顶端向上设置有中心凸出座14，而按压开关4为台阶轴段，台阶轴段42的轴向顶端和底端分别设有上限位板41和下限位板43，其中下限位板43顶面与水箱顶盖1底面相抵，而上限位板41和台阶轴段42能够沿着中心凸出座14内部进行轴向移动，并且上限位板41与水箱顶盖1顶面之间设置有复位弹簧5，复位弹簧5的顶端抵于上限位板41底面，复位弹簧5的底端抵于水箱顶盖1的顶面，通过复位弹簧5能够实现弹性推动按压开关4向上进行移动复位，并且能够使得下限位板43对中心凸出座14底部边沿密封。本实施例的排气孔11底端向下设有下凸出座13，并且排气孔11内壁面为台阶结构，浮球3顶端设有若干个相互分离的限位柱31，限位柱31穿过排气孔11的顶端设有限位凸块32，因此可通过限位凸块32防止浮球3向下脱落排气孔11。

为了使得本实施例的自适应压力变化水箱具有较好的增压效果以及保证水箱在增压过程中或者正常使用时不会发生爆裂，本实施例中的浮球3上升至上极限位置时，空腔内的空气101体积与水体10体积之比为1：5，而在其他实施例中，空腔内的空气101体积与水体10体积之比为1:4。另外本实施例的浮球3上升至上极限位置时的水体10液面与水箱顶盖1底面之间的高度差为h1，浮球3上升至上极限位置时的水体液面与进水装置8的浮子81上升至上极限位置并将进水装置8关闭进水时的水体液面之间高度差为h2，其中|h1|>|h2|，因此可通过进水装置8的浮子81控制增压过程处于尾段过程时逐渐趋向稳定压力过程，避免水箱内部气体过度增压而造成水箱整体爆裂的安全隐患。

为了使得本实施例的自适应压力变化水箱具有更好的密封性能，本实施例通过在浮球3顶面设有密封垫层6将排气孔11底端边沿密封，下限位板43顶面设有密封垫层6将中心凸出座14底端边沿密封，伸缩底板71底面设有密封垫层6将水箱主体2底部的排水孔23边沿密封。优选地，本实施例可通过在上限位板41底面相连有密封垫层6，上限位板41弹性向下移动并可通过密封垫层6将中心凸出座14内部中心阶梯槽底面密封。由于实际应用过程中，部分用户使用按压开关4时可能短暂且迅速按一下，部分用户则可能存在长时间按住按压开关4，因此通过在上限位板41底面设置有密封垫层6，就算用户短暂按压或长时间按压，通过密封垫层6抵于中心凸出座14内部中心阶梯槽底面，有效减少压缩后的气体经过中心开关孔12向外泄压，进一步提高水箱控制过程的密封性能。

本实施例的水箱主体2顶端边沿和水箱顶盖1侧部边沿可通过卡接相连，具体地，在水箱顶盖1侧部向下设置有卡扣，而在水箱主体2顶端边沿设置有卡块，通过卡扣向下卡紧卡块以实现水箱主体2和水箱顶盖1之间相连。为进一步提高水箱主体2和水箱顶盖1之间的连接可靠性，本实施例可通过在水箱主体2顶端边沿设有下紧固座，水箱顶盖1边沿设有上紧固座，上紧固座和下紧固座通过螺钉紧固相连。当然本发明的其他实施例中，也可将水箱顶盖1和水箱主体2之间以粘接方向进行相连以形成封闭腔室。

另外，为了提高水箱主体2与水箱顶盖1之间的密封性能，本实施例通过在水箱主体2顶端设有密封条安装槽，密封条安装槽内设有内部中空的密封环9抵于水箱顶盖底面，其中密封环9可选用横截面呈O型的密封环。

为进一步提高水箱顶盖1的结构强度，本实施例通过在水箱顶盖1底面设置有呈网格状的加强筋15。

本发明还提出一种使用自适应压力变化水箱的控制方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：进水装置8向水箱内部输送水体，水体液面推动浮球3逐渐向上移动并将排气孔11密封，水体液面与水箱顶盖1底面之间形成密封空气腔室；进水装置8继续向水箱内部输送水体，位于水体液面之上且位于水箱顶盖1之下的空气腔室体积逐渐减小，气体压力逐渐增大，为水箱内部冲水压力的增压行程；

步骤S2：水体液面继续上升，空气腔室内压力逐渐升高，水体液面持续推动进水装置8的浮子81逐渐向上移动并上移动至极限位置后，进水装置8停止向水箱内部进水，为水箱内部冲水压力的逐渐稳压行程；

步骤S3：用户推动按压开关4轴向向下移动并使排水装置7顶部的顶端开关触发工作，伸缩底板71轴向上移，排水孔23被打开，部分水体经排水孔23流向便池内部，空气腔室逐渐产生相对空气压力的负压；

步骤S4：浮球3随液面下落逐渐向下移动，排气孔11重新被打开，空气经排气孔11再次进入至水箱内部以消除水箱内部出现的气体负压现象，水箱内部的空气腔室压力逐渐平衡至大气压力，水箱内部水体通过虹吸现象快速且以较高压力冲入至便池内部带走污物。

请参见图1，本实施例的自适应压力变化水箱的工作原理为：

当水箱内部空腔并没有水体时，按压开关4通过复位弹簧5的弹性作用处于上极限位置，其中下限位板43顶面抵于水箱顶盖1底面，从而可将中心开关孔12关闭，浮球3在重力作用而处于下极限位置，外界空气通过排气孔11与水箱内部连通，通过限位凸块32抵于排气孔11内的台阶面上，防止浮球3向下脱落，与此同时排水装置7的伸缩底板71也抵于水箱主体2底面，将排水孔23完全密封。

通过外接管道以及与进水装置8向水箱内部输送水体，也就是经过进水装置8而进入至水箱内部，随着水体水位不断上升，当水体顶端接触到浮球3底部后，此时排气孔11并没有被浮球3封闭，因此水箱内的空气经过排气孔11向外排除，随着水位不断上升，通过浮力将浮球3向上提升，最终使得浮球3顶面的密封垫层6将排气孔11密封，此时水体10顶面与水箱顶盖1底面之间形成一个气体逐渐增压的密封环境，并且由于进水装置8的浮子81并没有被水体10推动至极限位置，因此水体10通过进水装置8继续往水箱内部进水，从而使得水体10与水箱顶盖1之间的空气101体积进一步缩小，相应地，空气101也被压缩。当随着水体10表面进一步上升，并且进水装置8的浮子81上升至极限位置，并且进水装置8的杠杆机构82使得进水装置8的进水口被关闭，这样水箱内部停止进水，因此通过浮子81逐渐控制水箱内部的进水高度以及控制水箱内部的增压关闭，保证水箱安全可靠地工作。

用户需要1水箱内部的水体进行冲刷时，通过按压设置水箱顶盖1顶面的按压开关4，从而使得按压开关4推动排水装置7的顶端开关72向下移动，这样排水装置7底端的伸缩底板71向上移动，水箱主体2底端的排水孔23被打开，部分压力较高的空气推动水体10经过排水孔23并顺着相应管道而进入至便池内部将污物冲走，而随着水箱内部水体逐渐冲向便池，使得水箱内部的空气压力相对空气大气压产生负压现象。浮球3随着水位而降低后，空气经过排气孔11再次进入至水箱内部消除上述负压现象，使水箱内部压力逐渐平衡至大气压，当水箱内部的水体被排空后，通过上述的进水方式实现水箱内部再次充填水体。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种自适应压力变化水箱，其特征在于，包括水箱主体和水箱顶盖，水箱主体和水箱顶盖相连后形成容纳水体和/或空气的腔室，水箱主体内部设有进水装置和排水装置，进水装置下部穿过水箱主体底面进水孔与外接水管相连，排水装置底部与水箱主体底面安装柱相连，排水装置底面设有伸缩底板抵于水箱主体底部的排水孔，水箱顶盖表面设有中心开关孔以及若干排气孔，中心开关孔设有按压开关弹性轴向移动，按压开关底端可与排水装置的顶端开关相抵，排气孔中心设有上下浮动的浮球，浮球顶面将排气孔打开或关闭；

所述中心开关孔顶端向上设有中心凸出座，所述按压开关为台阶轴段，台阶轴段的轴向顶端和底端分别设有上限位板和下限位板，上限位板和水箱顶盖之间设有复位弹簧弹性推动按压开关向上移动复位；所述排气孔底端向下设有下凸出座，排气孔内壁面为台阶结构，所述浮球顶端设有若干个相互分离的限位柱，限位柱穿过排气孔的顶端设有限位凸块；

所述浮球上升至极限位置时的水体液面与所述水箱顶盖底面之间的高度差为h1，浮球上升至上极限位置时的水体液面与所述进水装置的浮子上升至上极限位置并将进水装置关闭进水时的水体液面之间高度差为h2，其中|h1|>|h2|。

2.如权利要求1所述的自适应压力变化水箱，其特征在于，所述进水装置的浮子上升至上限位置时，水箱内的空气体积与水体体积之比为1:5-1:4。

3.如权利要求2所述的自适应压力变化水箱，其特征在于，所述浮球顶面设有密封垫层将所述排气孔底端边沿密封，所述下限位板顶面设有密封垫层将所述中心开关孔底端边沿密封，所述伸缩底板底面设有密封垫层将所述水箱主体底部的排水孔边沿密封。

4.如权利要求3所述的自适应压力变化水箱，其特征在于，所述上限位板底面相连有密封垫层，上限位板弹性向下移动并可通过密封垫层将所述中心凸出座内部中心阶梯槽底面密封。

5.如权利要求1所述的自适应压力变化水箱，其特征在于，所述水箱主体顶端边沿和所述水箱顶盖侧部边沿卡接相连。

6.如权利要求1所述的自适应压力变化水箱，其特征在于，所述水箱主体顶端边沿设有下紧固座，所述水箱顶盖边沿设有上紧固座，上紧固座和下紧固座通过螺钉紧固相连。

7.如权利要求5或6所述的自适应压力变化水箱，其特征在于，所述水箱主体顶端设有密封条安装槽，密封条安装槽内设有内部中空的密封环抵于水箱顶盖底面。

8.如权利要求1所述的自适应压力变化水箱，其特征在于，所述水箱顶盖底面设有网格状的加强筋。

9.一种使用如权利要求3所述自适应压力变化水箱的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：所述进水装置向水箱内部输送水体，水体液面推动浮球逐渐向上移动并将所述排气孔密封，水体液面与所述水箱顶盖底面之间形成密封空气腔室；所述进水装置继续向水箱内部输送水体，位于水体液面之上且位于所述水箱顶盖之下的空气腔室体积逐渐减小，气体压力逐渐增大，为水箱内部冲水压力的增压行程；

步骤S2：水体液面继续上升，空气腔室内压力逐渐升高，水体液面持续推动所述进水装置的所述浮子逐渐向上移动并上移动至极限位置后，进水装置停止向水箱内部进水，为水箱内部冲水压力的逐渐稳压行程；

步骤S3：用户推动所述按压开关轴向向下移动并使所述排水装置顶部的顶端开关触发工作，所述伸缩底板轴向上移，所述排水孔被打开，部分水体经排水孔流向便池内部，空气腔室逐渐产生相对空气压力的负压；

步骤S4：所述浮球随液面下落逐渐向下移动，所述排气孔重新被打开，空气经排气孔再次进入至水箱内部以消除水箱内部出现的气体负压现象，水箱内部的空气腔室压力逐渐平衡至大气压力，水箱内部水体通过虹吸现象快速且以较高压力冲入至便池内部带走污物。