ПРОМЫВОЧНЫЙ КЛАПАН КОНТЕЙНЕРНОГО ТИПА
CONTAINER-TYPE FLUSH VALVE

Предпосылки создания изобретения
Настоящее изобретение относится к промывочным клапанам, которые регулируют расход воды из смывных бачков в унитазы. Более конкретно оно относится к промывочным клапанам контейнерного типа.
Известны многие системы для регулирования струи воды из смывного бачка в унитаз, см., например, патенты США 5329647 и 5896593. Такие системы содержат клапан для впуска воды для бачка, который обычно регулируется поплавком, который определяет уровень воды в бачке. При опускании отцепляющий рычаг перемещает промывочный клапан на выпускное отверстие бачка, так что вода может сливаться из бачка через фарфоровый канал в унитаз. Когда вода из бачка сливается, поплавок впускного клапана опускается вместе с уровнем воды в бачке, таким образом, включая воду на впуске. После слива достаточного количества воды из бачка, промывочный клапан закрывается, так что уровень воды в бачке может быть восстановлен. При заполнении бачка поплавок впускного клапана поднимается вместе с водой и, в результате, закрывает впускной клапан для выключения подачи воды.
Разнообразные промывочные клапаны были разработаны для регулирования расхода воды из бачка в унитаз. Одним из самых используемых в настоящее время является откидной промывочный клапан. Откидные промывочные клапаны содержат поворотный хомут, который поддерживает пробку большого диаметра, которая закупоривает выпускное отверстие бачка до тех пор, пока отцепляющий рычаг не будет приведен в действие для запуска цикла смывания. Большая пробка заполнена воздухом, который задерживает ее возврат до тех пор, пока достаточное количество воды не будет слито из бачка. Другой тип промывочного клапана содержит специальный поплавок, который устанавливает основное уплотнение. Когда отцепляющий рычаг опускается, поплавок поднимается, и уплотнение смещается с позиции для прохождения воды из бачка в унитаз. Один промывочный клапан данного типа называется «контейнерным» промывочным клапаном, поскольку клапан часто содержит большой, обычно цилиндрический поплавок, который напоминает банку.
Назначением, общим для многих промывочных клапанов, является создание и поддержание герметичного уплотнения на выпускном отверстии бачка после завершения цикла смывания. Грушевидные пробки откидных клапанов обычно сначала являются надежными для обеспечения и удержания уплотнения, но со временем (например, через годы работы) могут допускать утечку. Кольцеобразные уплотнения, обычные в контейнерных клапанах, часто имеют подобные проблемы.
Если уплотнение дает течь, то вода будет сливаться из бачка в унитаз. Когда вода сливается из бачка, поплавок впускного клапана будет опускаться и открывать впускной клапан для заполнения бачка. Если течь продолжается, то впускной клапан будет оставаться открытым, и вода будет непрерывно выливаться в унитаз. Это вызовет переполнение унитаза или если унитаз содержит каналы, то вода будет выходить из унитаза в водопроводно-канализационную сеть здания. Вода бесполезно расходуется в любом случае, что очень нежелательно, особенно, если принять во внимание то, что местным сообществам часто требуются туалеты с низким расходом воды.
Пример промывочного клапана контейнерного типа раскрыт в патенте США № 6715162, Han и др. Раскрытый промывочный клапан содержит корпус клапана, который устанавливается в смывном бачке на выпускном отверстии, открывающемся в унитаз, образуя канал, и верхнее седло клапана. Корпус клапана также содержит вертикальную направляющую, вдоль которой поплавок перемещается во время цикла смывания. Поплавок в основном представляет собой цилиндрический полый корпус с открытыми концами, причем верхний конец находится выше уровня заполнения воды бачка. Вода может проходить через внутреннюю часть поплавка и через корпус клапана в случае переполнения. Нижний конец поплавка содержит канавку вдоль его окружности, которая удерживает плоское кольцеобразное уплотнение. Уплотнение устанавливается на седло клапана, когда поплавок находится в своем нормальном состоянии, в котором вода в бачке перекрыта от выхода в унитаз.
Проблемы уплотнения, связанные с обычными контейнерными промывочными клапанами, зависят от различных причин. Основное внимание при обеспечении надежного уплотнения в устройствах известного уровня техники сосредоточено на том, чтобы надежно сопрягать уплотнение с седлом клапана. Хотя это важно, часто незамеченный канал утечки возникает на стыке поплавок/уплотнение. Особенно, со временем при усадке материала или ухудшении свойств уплотнения, вода может протекать через зазор между уплотнением и поплавком. Это может стать каналом утечки с низким сопротивлением для воды в бачке, поскольку стык обычно является коротким, прямым вертикальным каналом.
Относительно контакта уплотняющей поверхности уплотнения с седлом клапана со временем уплотнение может деформироваться и несколько изменить свою конфигурацию, так что уплотнение не сопрягается должным образом с седлом клапана. Таким образом, важно установить уплотнение на поплавок с обеспечением достаточной опоры для задней стороны (неуплотняемой стороны) для предотвращения прогиба уплотнения от седла клапана, без нарушения установки уплотняемой стороны уплотнения и при обеспечении достаточного усилия, направленного вниз, на уплотнение таким образом, чтобы поддерживалось герметичное уплотнение. Существующие промывочные клапаны контейнерного типа имеют один или более таких недостатков и, таким образом, не могут обеспечить оптимальное уплотнение.
Другой проблемой, связанной с промывочными клапанами, является регулирование расхода воды туалета. Расход воды в значительной степени зависит от количества времени, в течение которого промывочный клапан открыт. Для промывочных клапанов контейнерного типа это зависит от времени закрытия поплавка, то есть времени, которое требуется после того, как поплавок был перемещен из корпуса клапана, чтобы поплавок опустился и установил заново уплотнение. По меньшей мере два фактора влияют на время закрытия промывочного клапана, а именно способ обеспечения плавучести и способ принудительно опускания поплавка.
Многие промывочные клапаны содержат поплавок в форме перевернутой чашки с открытой нижней частью и закрытой верхней частью. Когда поплавок поднят отцепляющим рычагом промывного клапана, перевернутая чашка действует подобно парашюту и замедляет его спуск под действием силы трения воды в бачке. В патенте США № 5305474, Nardi и др. раскрывается промывочный клапан, содержащий такой поплавок. Другой обычный тип промывочного клапана содержит закрытый полый сосуд в качестве поплавка. Воздух, закаченный в полый сосуд, делает его плавучим, так что он погружается медленно. Патент США № 5329647, Cordon, является примером промывочного клапана с таким закрытым поплавком. В обоих случаях, описанных выше, поплавки опускаются полностью под действием силы тяжести. Время закрытия этих клапанов, таким образом, является постоянным для данного размера и массы поплавка.
Время закрытия промывочного клапана можно регулировать посредством обеспечения прохождения воды в поплавок во время цикла смывания. Например, как раскрыто в патенте США № 3172129, Fulton и др., одно или более небольших спускных отверстий могут быть образованы в иначе закрытом поплавке, например, в нижней стенке поплавка. Когда поплавок перемещается вверх во время цикла смывания, вода из бачка может проходить через спускные отверстия внутрь поплавка, таким образом, увеличивая общую массу поплавка и заставляя его опускаться при увеличенной скорости, чтобы сократить время закрытия клапана. Размер и количество отверстий могут выбираться для обеспечения скорости закрытия, которая соответствует желаемому расходу воды.
Однако одной проблемой, связанной с использованием спускных отверстий, является то, что непосредственно после перемещения поплавка напор воды в бачке становится относительно высоким, в результате чего вода будет быстро проходить в спускные отверстия. Если в отличие от клапана, раскрытого Fulton и др., поплавок не закрыт в верхней части, то в результате быстрого прохождения воды через спускные отверстия она может разбрызгиваться через поплавок и у оборотной стороны крышки бачка. Этот поплавок является невыгодным по нескольким причинам, но в основном из-за того, что вода разбрызгивается из бачка или стекает вниз по краю бачка и на пол в ванной.
Таким образом, существует потребность в усовершенствовании промывочного клапана контейнерного типа, который обеспечивает более точную регулировку времени закрытия и более надежное уплотнение выпускного отверстия бачка.
Краткое описание настоящего изобретения
Настоящим изобретением является усовершенствованный промывочный клапан контейнерного типа для туалета, в котором устранены недостатки известного уровня техники, описанные выше. В основном, промывочный клапан контейнерного типа содержит поплавок и уплотнение, которое может удаляться отцепляющим рычагом из корпуса клапана, приводя к открытию выпускного отверстия бачка посредством смещения уплотнения, которое обычно изолирует выпускное отверстие бачка. Стык поплавок/уплотнение сконфигурирован для уменьшения утечки между поплавком и уплотнением, а установка уплотнения обеспечивается под непосредственным приложением напора воды в бачке. Поплавок также сконфигурирован для более точного регулирования времени закрытия клапана.
В одном аспекте настоящего изобретения описывается промывочный клапан контейнерного типа, содержащий корпус клапана, образующий седло клапана, и канал, проходящий от седла клапана к выпускному отверстию, при установке в смывном бачке Промывочный клапан содержит поплавок, устанавливающий уплотнение на полый, проходящий в продольном направлении корпус с открытым верхним концом и закрытым нижним концом. При установке в бачке открытый верхний конец проходит над уровнем заполнения воды в бачке для сообщения с окружающим воздухом, а нижняя стенка на нижнем конце находится под трубкой для заполнения воды. По меньшей мере нижняя стенка действует таким образом, чтобы ограничить прохождение воды в полый корпус поплавка во время цикла смывания таким образом, чтобы полый корпус мог находиться в подвешенном состоянии над седлом клапана, по меньшей мере, временно, во время цикла смывания под действием выталкивающей силы воды, действующей на наружную сторону полого корпуса. До и после цикла смывания поплавок расположен для установки уплотнения на седло клапана и перекрытия сообщения воды в бачке снаружи поплавка с каналом. Во время цикла смывания поплавок может перемещаться относительно корпуса клапана для смещения уплотнения и обеспечения прохождения воды из бачка в канал и из канала в унитаз.
В предпочтительных формах, поплавок обычно имеет чашеобразную форму и ориентирован вертикально. Поплавок может содержать продольный переливной патрубок в полом корпусе в сообщении с открытым концом полого корпуса и отверстие в нижней стенке. Корпус клапана может содержать направляющую поплавка, которая устанавливается в переливной патрубок, совершенно не препятствуя прохождению через него, вдоль которого поплавок может перемещаться во время цикла смывания. Предпочтительно, поплавок сформован из жесткой пластмассы как монолитная структура.
В другом аспекте настоящего изобретения описывается промывочный клапан контейнерного типа с поплавком, содержащим полый корпус, проходящий вдоль продольной оси, и торцевую стенку, проходящую под углом к оси. Торцевая стенка содержит по меньшей мере одно спускное отверстие, образующее проход в полый корпус поплавка, который включает перемещение вдоль траектории под углом к оси.
Количество, размер и конфигурация спускных отверстий могут выбираться для обеспечения прохождения воды внутрь поплавка, который принудительно повторно устанавливает уплотнение перед полным опорожнением бачка. Это способствует установке уплотнения в результате обеспечения минимальной высоты воды в бачке, необходимой для создания достаточного напора воды, чтобы полностью установить уплотнение. Кроме того, количество отверстий, а также размер отверстия можно легко изменить во время процесса формования, когда необходимо изменить время закрытия в соответствии с требованиями по расходу воды для конкретных использований туалета.
Спускные отверстия могут иметь специальную покрытую колпаками конфигурацию, включающую перегородку, которая расположена на расстоянии от нижней части поплавка и соединена с ней при помощи одной или более опор, между которыми находятся продольные окна, которые ведут к соответствующему отверстию в нижней части поплавка. Перегородки препятствуют прохождению в продольном направлении, так что когда вода входит и выходит из поплавка, она должна повернуть и пройти в радиальном направлении через отверстия. Это позволяет спускаемой воде проходить в поплавок после запуска цикла смывания и, затем, сливаться из поплавка после того, как уплотнение будет повторно установлено, но предотвращает разбрызгивание воды, проходящей в поплавок, через поплавок у крышки бачка.
В еще одном аспекте настоящего изобретения, описывается промывочный клапан контейнерного типа с поплавком, содержащим часть для удержания уплотнения, имеющую сложный профиль, образованный по меньшей мере при помощи нецилиндрической кольцеобразной поверхности. Уплотнение имеет периферийную поверхность, сопрягаемую со сложным профилем части для удержания уплотнения поплавка, для установки поплавка на седло клапана.
Поплавок может проходить вдоль продольной оси, и часть для удержания уплотнения поплавка удерживает уплотнение при радиальной ориентации, в основном перпендикулярно продольной оси. Сложный профиль образован при помощи кольцеобразной продольной стенки на части для удержания уплотнения поплавка.
Уплотнением может быть кольцеобразное уплотнение, и частью для удержания уплотнения поплавка может быть канавка, проходящая вокруг периферии поплавка в радиальном направлении и открытая наружу. Кольцеобразная стенка на закрытом конце канавки образует сложный профиль. Внутренняя периферия уплотнения расположена в канавке, а наружная периферия находится снаружи канавки, так что уплотнение может устанавливаться на седло клапана. Предпочтительно, внутренняя периферийная поверхность образована при помощи внутреннего диаметра уплотнения.
Сложный профиль части для удержания уплотнения или канавка и сопряженная внутренняя периферия уплотнения образуют по меньшей мере встречно-штыревое соединение, такое как соединение «в шпунт». В частности, или сложный профиль, или уплотнение, или оба могут иметь по меньшей мере один кольцеобразный выступ или вершину, которая зацепляется с выемкой на другой части. Сложный профиль и/или внутренняя периферия уплотнения может быть образована при помощи непрерывной нелинейной кольцеобразной поверхности. В каждом случае, непрерывная криволинейная поверхность может образовывать один или более выпуклых вершин и одну или более вогнутых выемок. Например, кольцеобразная стенка канавки для удержания уплотнения может образовывать выпуклую кольцеобразную вершину в продольном направлении между двумя соседними вогнутыми выемками, и сопряженная периферия уплотнения может образовывать кольцеобразную вогнутую канавку между двумя кольцеобразными выпуклыми вершинами. Получаемый стык, таким образом, обеспечивает непрерывную криволинейную контактную поверхность, которая в значительной степени препятствует прохождению жидкости через него.
Необходимо отметить, что определенная конфигурация стыка уплотнения может иметь любую сложную геометрию при условии, что по меньшей мере часть контактной поверхности уплотнения является нецилиндрической. Предпочтительно, конфигурация стыка также включает по меньшей мере две криволинейные и/или прямолинейные части, которые образуют угол при вершине между собой, отличный от 180°. Таким образом, профиль части для удержания уплотнения поплавка и сопряженная периферия уплотнения могут быть образованы при помощи единственной криволинейной поверхности, а также любого количества прямолинейных и/или криволинейных поверхностей, так что по меньшей мере часть единственной поверхности или одна из множества поверхностей не параллельна продольной оси поплавка. Кольцеобразные вершины и/или выемки с прямолинейными поперечными сечениями, такими как квадрат или V-образная форма, таким образом, могли бы использоваться.
Кроме того, необходимо отметить, что как уплотнение, так и поплавок необязательно должны быть образованы со сложным профилем, и вместо этого, один из элементов мог бы быть выполнен из гибкого материала, который может плотно прилегать к сложному профилю другого элемента. Например, в одной предпочтительной форме уплотнение выполнено из гибкого эластомерного материала, которое имеет простой прямолинейный продольный профиль на своем внутреннем диаметре, которое после установки на поплавок, будет плотно прилегать к сложному профилю поплавка.
В еще одном варианте стыка поплавок/уплотнение поплавок может содержать кольцеобразный, обычно проходящий в радиальном направлении опорный фланец для уплотнения на стороне уплотнения и часть для удержания уплотнения, находящуюся напротив седла клапана корпуса клапана, например, в продольном направлении над уплотнением. Фланец действует в качестве упора для уплотнения, обеспечивая опору конструкции для наружной периферии уплотнения, если оно сгибается в продольном направлении от седла клапана. Он также действует таким образом, чтобы уменьшить сопротивление, оказываемое на уплотнение в продольном направлении вниз, когда поплавок перемещается вверх при помощи отцепляющего рычага и, таким образом, помогает удерживать плотное соединение на стыке поплавок/уплотнение.
Фланец может содержать отверстие, предпочтительно, множество отверстий в виде сквозных прорезей (для удобства изготовления), которые расположены на расстоянии друг от друга вдоль фланца. Эти прорези лучше открывают неуплотненную сторону уплотнения для воды в бачке, так что напор воды в бачке может непосредственно действовать на уплотнение, обеспечивая плотную установку уплотнения. Посредством обеспечения опорного фланца для поддержания уплотнения, уплотнение может быть выполнено из мягкого гибкого материала, который плотно прилегает к седлу клапана. Мягкое уплотнение также устанавливается бесшумно, и поскольку фланец здесь предназначен для поддержания уплотнения, то не нужен контакт между двумя жесткими частями поплавка и корпуса клапана, таким образом, уменьшая шум, вызываемый закрытием клапана.
Эти и другие преимущества настоящего изобретения будут понятны из подробного описания и чертежей. Ниже описаны один или более предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения. Чтобы оценить полный объем настоящего изобретения, формулу изобретения необходимо рассматривать как предпочтительный вариант(ы) осуществления, который(ые) не предполагается в качестве единственного варианта(ов) осуществления в объеме настоящего изобретения.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - вид спереди с частичным разрезом узла промывочного клапана контейнерного типа в соответствии с настоящим изобретением, установленного в смывном бачке;
Фиг.2 - вид в вертикальном разрезе промывочного клапана контейнерного типа, показанного на фиг.1 в своем обычно закрытом положении;
Фиг.3 - вид в разрезе, подобный виду в разрезе на фиг.2, но с промывочным клапаном контейнерного типа, показанным в открытом положении для обеспечения прохождения воды из смывного бачка в унитаз во время цикла смывания;
Фиг.4 - увеличенный вид с частичным разрезом по дуге 4-4 на фиг.2, показывающий уплотнение промывочного клапана контейнерного типа на клапанном седле в закрытом положении на фиг.2;
Фиг.5 - частичный вид в разрезе, подобный виду на фиг.4, иллюстрирующий сложный профиль канавки для удержания уплотнения с удаленным седлом клапана;
Фиг.6 - перспективный вид с пространственным разделением элементов поплавка промывочного клапана контейнерного типа, уплотнения и корпуса клапана;
Фиг.7 - вид сверху поплавка;
Фиг.8 - увеличенный частичный вид в разрезе по лини 8-8 на фиг.7.
Подробные описания предпочтительных вариантов осуществления
Как показано на чертежах, фиг.1 изображает туалет 10, который содержит бачок 12 для воды и унитаз (не показан). Бачок 12 содержит горизонтальную нижнюю стенку 16 с выпускным отверстием 18, которое ведет в канал на верхнем крае унитаза. Внутри бачка установлена обычная трубка 20 для подачи воды с поплавком 22, управляемым подающим клапаном 24, для регулирования расхода подаваемой воды в бачок 12. Узел 26 промывочного клапана установлен внутри бачка 12 над выпускным отверстием 18 для регулирования расхода воды из бачка 12 в унитаз во время цикла смывания.
Как показано на фиг.1, 2 и 6, узел 26 промывочного клапана установлен вертикально в бачке 12 и в основном содержит корпус 28 клапана, поплавок 30 и уплотнение 32. Предпочтительно, корпус 28 клапана и поплавок 30 выполнены из коррозионно-стойкого материала, такого как подходящая пластмасса. Уплотнение может быть выполнено из гибкого материала, например, подходящего эластомера, такого как винил, каучук на основе сополимера этилена, пропилена и диенового мономера или силикон, который имеет очень высокую устойчивость к химическому воздействию/коррозии. Нижний конец корпуса 28 клапана проходит через выпускное отверстие 18 бачка, может иметь наружную резьбу, которая зацепляется с прокладкой 33 и гайкой 34 крепления с резьбой, которая плотно привинчивается к оборотной стороне нижней стенки 16 бачка. Корпус 28 клапана также содержит фланец 36, который прижимает соответствующую прокладку 38 к верхней стороне нижней стенки 16 и устанавливает узел 26 промывочного клапана в бачке 12.
В альтернативной конфигурации, которая не показана, нижний конец корпуса клапана может содержать три зубца, которые зацепляются с оборотной стороной нижней стенки 16 для установки узла промывочного клапана в бачок. Это соединение подобно соединению, раскрытому в патенте США № 4433446, которое переуступлено правопреемнику настоящего изобретения и раскрытие которого, особенно, фиг.2 и 4-6 и относящееся к ним описание, включено здесь посредством отсылки.
Корпус 28 клапана образует в основном цилиндрический канал, проходящий от кольцеобразного седла 40 клапана на его верхнем конце через выпускное отверстие 18 бачка. Корпус 28 клапана и канал в основном являются соосными с продольной осью 42. Распорка 44 проходит от наружной стенки корпуса клапана для поддержания центрального отверстия 46, которое вмещает установочный стержень 48 отдельной направляющей опоры 50, проходящей вверх от корпуса клапана вдоль оси 42. Отверстие 46 является в основном овальным для обеспечения прохождения двух маленьких ушек (не показаны) на стержне 48 через отверстие при правильной ориентации опоры 50, и при повороте на 1/4 ушки препятствуют отсоединению опоры 50 от корпуса 28 клапана. Опора 50 имеет в основном x-образное поперечное сечение, сужающееся кверху, с центральной полостью 52 и кольцом 54 на верхнем конце. Нижняя часть стопора 56 устанавливается вниз в полость 52 при помощи пазов и ушек (не показаны), обеспечивающих вставку и удаление при одной ориентации, а при другой ориентации препятствующих отсоединению стопора 56 от опоры 50. Стопор 56 содержит фланцевую часть 58 большого диаметра, который проходит в радиальном направлении перпендикулярно продольной оси 42, дальше опоры 50. Фланцевая часть 58 примыкает к прокладке 59. Стопор 56 фиксируется в верхней части опоры посредством поворота на 1/4 ушек и пазов (не показано). Стопор 56 является полым и сквозным, так что трубка для наполнения (не показана) унитаза, проходящая от подающего впускного клапана, может прикрепляться к фитингу 55 стопора 56.
Поплавок 30 является вертикальным, чашеобразным, монолитным корпусом, образованным как одно целое с наружной продольной цилиндрической стенкой 60 с верхним концом, открытым для окружающего воздуха над бачком для воды, радиальной нижней стенкой 62 и центральным продольным переливным патрубком 64, который устанавливается вокруг опоры 50 для установки поплавка 30 на корпусе 28 клапана. Если бачок заполнить выше его высоты заполнения воды, то избыточная вода будет перетекать через открытый верхний конец стенки 60 внутрь поплавка. Избыточная вода может сливаться из поплавка и из бачка через канал в корпусе 28 клапана через небольшие сливные отверстия 70 в нижней стенке 62. Если избыточная вода поступает в поплавок быстрее, чем он опорожняется, то она начнет заполнять поплавок до тех пор, пока она не достигнет открытого верхнего конца переливного патрубка 64, после чего она будет сливаться через переливной патрубок 64 (вокруг опоры 60) и выходить через отверстие 63 в нижней стенке 62 на нижнем конце переливного патрубка 64. Кроме того, после смывания, вода из трубки для наполнения заполняет унитаз посредством прохождения из трубки через стопор 56 и переливной патрубок 64 (снова вокруг опоры 50 и из большого центрального отверстия в нижней стенке 62), а также канал корпуса 28 клапана.
Переливной патрубок 64 имеет меньший продольный размер, чем опора 50, так что поплавок 30 может перемещаться в продольном направлении вверх и вниз относительно опоры 50 во время цикла сливания. Поплавок 30 фиксируется между клапанным седлом 40 и частью 58 большого диаметра стопора 56. Прокладка 59 устанавливается на верхнем крае переливного патрубка 64 и уменьшает соответствующий шум, обусловленный контактом. Поплавок 30 соединен с отцепляющим рычагом 66 туалета при помощи плеча 67 рычага и цепи 68, соединенной с одним из двух расположенных на расстоянии друг от друга в продольном направлении ушек 69 на каждой «стороне» стенки 60.
Как показано на фиг.2, 4, 7 и 8, нижняя стенка 62 содержит пять, расположенных на расстоянии друг от друга «покрытых колпаками» спускных отверстий 70. Покрытыми колпаками спускными отверстиями 70 являются цельные структуры, включающие радиальную перегородку 72, расположенную вверху на расстоянии от нижней стенки при помощи трех продольных опор 74. Продольные окна 76 образованы между перегородкой 72, опорами 74 и нижней стенкой 62 для обеспечения доступа к небольшим отверстиям 78 в нижней стенке. Спускные отверстия 70 обеспечивают слив избыточной воды (как указывалось выше), но в основном используются для регулировки времени закрытия поплавка и, таким образом, количества воды, расходуемого во время цикла смывания, посредством обеспечения прохождения регулируемого количества воды внутрь поплавка 30 во время цикла смывания. Вода внутри поплавка 30 будет увеличивать массу поплавка, так что он будет стремиться «погрузиться» быстрее, чем без нее. Это выполняется для более быстрой повторной установки уплотнения 32, так что существует минимальный уровень воды в бачке, который обеспечивает напор воды, достаточный для плотной повторной установки уплотнения 32. Перегородки 72 на спускных отверстиях 70 препятствуют продольному прохождению поступающей спускаемой воды, заставляя ее проходить в радиальном направлении через окна 76 после прохождения через отверстия 78 в нижней стенке 62. Это обеспечивает желаемый поток в поплавок 30 и из него, но предотвращает разбрызгивание вверх поступающей воды через поплавок и попадание на оборотную сторону крышки бачка, таким образом, предотвращая любой соответствующий шум и утечку вокруг крышки бачка.
Как упоминалось выше, спускные отверстия в основном используются для регулирования времени закрытия клапана, то есть для регулирования времени, в течение которого поплавок смещен от корпуса клапана, и уплотнение смещено с седла клапана. Количество и размер спускных отверстий могут выбираться для изменения объема потока в поплавок и, таким образом, общей массы поплавка во время цикла смывания. В предпочтительном варианте осуществления, описанном здесь, в нижней стенке 62 поплавка образовано пять спускных отверстий, расположенных на равном расстоянии друг о друга вокруг оси 42, в том числе два отверстия с размером 1/4 дюйма, два отверстия с размером 3/16 дюйма и одно отверстие с размером 1/8 дюйма. Поскольку предпочтительный поплавок представляет собой монолитную формованную пластмассовую структуру, то отверстия можно легко образовать закрытыми или открытыми во время процесса формования для обеспечения желаемого времени закрытия. Самое маленькое отверстие обеспечивает точную регулировку времени закрытия, причем такое отверстие с размером 1/8 дюйма вызывает задержку времени закрытия, соответствующую добавлению, приблизительно, 0,03 галлона к смыванию. Другие отверстия оказывают пропорциональное влияние на время закрытие и расход воды.
Как показано на фиг.2-5, нижний конец поплавка 30 образует кольцеобразную периферическую канавку 80 для удержания уплотнения, открытую наружу в радиальном направлении. Уплотнение 32 устанавливается вокруг поплавка 30 соосно с осью 42 и удерживается в канавке 80 в основном в радиальной ориентации. Рядом с канавкой 80 находится кольцеобразный, проходящий в радиальном направлении опорный фланец 82 для уплотнения, расположенный на продольной стороне канавки 80 напротив седла 40 клапана.
Опорный фланец 82 проходит в радиальном направлении наружу за седло 40 клапана, приблизительно, на расстояние расширения уплотнения 32. Опорный фланец 82 действует в качестве упора для наружной части уплотнения 32, которое не удерживается в канавке 80. Если уплотнение 32 отогнуть от седла 40 клапана, как, например, если бы поплавок должен подняться, жесткий опорный фланец 82 будет препятствовать дальнейшему перемещению, так что уплотнение 32 будет устанавливаться на седло 40 клапана. Наличие опорного фланца 82 позволяет использовать более мягкий, более гибкий материал, который может более плотно прилегать к седлу клапана и обеспечивать более надежное уплотнение. Более мягкое уплотнение также уменьшает шум клапана, когда клапан закрывается, поскольку имеется контакт между уплотнением и седлом клапана, и контакт не нужен между жесткими (пластмасса на пластмассе) структурами поплавка и корпуса клапана для ограничения перемещения вниз поплавка. Кроме того, фланец 82 защищает уплотнение 32 и уменьшает сопротивление, оказываемое на уплотнение во время хода вверх поплавка 30, что снижает ослабление соединения на стыке поплавка/уплотнения.
Другой важной отличительной особенностью опорного фланца 82 является то, что он содержит ряд прорезей 84 (см. фиг.7 и 8), расположенных на расстоянии друг от друга вокруг оси. В изображенном предпочтительном варианте осуществления, образовано шесть прорезей, ориентированных вдоль трех параллельных вертикальных линий на виде, показанном на фиг.7. Прорези служат для обеспечения лучшего напора воды в бачке, который непосредственно действует в продольном направлении вниз на уплотнение 32, так что напор воды будет прикладывать уплотняющую силу, стремящуюся установить уплотнение 32 на седло 40 клапана. Прорези также предотвращают любое всасывание между оборотной стороной фланца и верхней стороной уплотнения, если уплотнение сместить назад к фланцу, таким образом, обеспечивая возврат уплотнения в его нормальное положение. Хотя прорези, которые открыты на наружной кромке фланца 82, являются предпочтительными из-за простого изготовления, могли бы использоваться другие сквозные отверстия и ориентации отверстий.
Как показано на фиг.4 и 5, закрытый конец канавки 80 для удержания уплотнения образован кольцеобразной стенкой 96, имеющей сложный профиль. Термин «сложный профиль», используемый здесь, относится к любому профилю, образующему не цилиндрическую кольцеобразную поверхность при вращении вокруг оси и, более конкретно, к профилю, образованному единственной непрерывной кривой или сочетанием множества пересекающихся линейных и/или криволинейных частей. При образовании из множества линейных и/или криволинейных частей, соседние части должны образовывать угол при вершине, отличный от 180°. В случае единственной кривой, по меньшей мере, две соседние части кривой должны иметь разные радиусы кривизны или пересекаться в точке перегиба таким образом, чтобы соседние части имели разную вогнутость. Таким образом, в соответствии с одним удовлетворительным значением сложного профиля, профиль будет образовывать непрерывную кривую, образующую одну или более выпуклых вершин и одну или более вогнутых выемок. Другим удовлетворительным значением этого термина является профиль, который образует траекторию, которая образует изгиб или угол при вершине более 90°, например, криволинейную змеевидную траекторию. Хотя различные конкретные конфигурации входят в значение этого термина, сложный профиль будет приводить к образованию стыка кольцеобразный поплавок/уплотнение с контактной поверхностью, которая надежнее препятствует прохождению жидкости между ними по сравнению с контактной поверхностью, соответствующей прямолинейному профилю.
Поскольку уплотнение 32, предпочтительно, выполнено из гибкого эластичного эластомера, то его внутренняя периферия или диаметр 98 будут плотно прилегать к сложному профилю стенки 96 канавки. По существу, его не нужно обрабатывать или иначе образовывать, чтобы иметь собственный постоянный сопряженный сложный профиль. Таким образом, уплотнение 32 может иметь внутренний диаметр с простым линейным профилем, образованным цилиндрической поверхностью. Однако если используется менее плотно прилегающий материал, то уплотнение также может иметь сложный профиль, выбираемый для сопряжения со сложным профилем стенки 96 канавки.
В проиллюстрированном варианте осуществления, кольцеобразная стенка 96 канавки образует сложный профиль, если смотреть в продольном направлении, как показано на фиг.5, образованный из единственной непрерывной кривой с двумя точками перегиба, образующей вогнутую выемку 100, выпуклую вершину 102 и другую вогнутую выемку 104, причем вершины и выемки проходят в радиальном направлении, и выемки 100 и 104 расположены в продольном направлении над и под вершиной 102 соответственно. Как показано на фиг.4, внутренний диаметр 98 уплотнения 32 плотно прилегает к сложному профилю для образования сопряженных вершин и выемок.
Таким образом, сложный профиль образует встречно-штыревое соединение, такое как соединение «в шпунт», следуя криволинейной змеевидной траектории. При вращении вокруг оси 42, выпуклые вершины становятся кольцеобразными ребрами или поверхностью вершин, и вогнутые впадины становятся кольцеобразными канавками или поверхностями впадин. Таким образом, контактная поверхность уплотнения находится между криволинейными кольцеобразными поверхностями, приводя к образованию стыка поплавок/уплотнение, который является очень устойчивым к миграции жидкости.
Сопротивление миграции жидкости через стык поплавок/уплотнение обеспечивается по существу контактной поверхностью между радиальными поверхностями (на верхней и нижней сторонах) уплотнения 32 и канавки 80. Кроме того, сложный профиль кольцеобразной стенки 96 канавки содержит линейный участок под косым углом или скос 106, который образует кольцеобразную наклонную поверхность, дополнительно увеличивающую сложность стыка поплавок/уплотнение, чтобы эффективнее препятствовать миграции жидкости, а также служить в качестве уклона, облегчающего установку уплотнения 32 в канавку 80. Верхняя часть уклона также помогает расположить уплотнение для обеспечения полного сопряжения выпуклых/вогнутых поверхностей.
Вершина 102 и скос 106, таким образом, обеспечивают множество различных точек давления, создающих множество контактных положений уплотнения по высоте, расположенных на расстоянии друг от друга в продольном направлении. Таким образом, в предпочтительном варианте осуществления, проиллюстрированном на чертежах, чтобы вода мигрировала вокруг уплотнения, она должна пройти между уплотнением и поплавком в радиальном направлении вдоль верхней стороны уплотнения, повернуть на 90° и пройти в продольном направлении через выемку 100, повернуть на 90° в противоположном направлении и пройти вокруг вершины 102, повернуть снова на 90° и пройти через впадину 104, затем повернуть и пройти вдоль скоса 106 и окончательно пройти в радиальном направлении за оборотную сторону уплотнения.
Что касается работы промывочного клапана, перед выполнением операции смывания, промывочный клапан находится в положении, показанном на фиг.1 и 2, с поплавком 30 и уплотнением 32, установленными на седле 40 клапана, и уровнем воды в бачке 12, являющимся «заполненным». При приведении в действие, отцепляющий рычаг выталкивает поплавок вверх на достаточное расстояние, чтобы заставить его сместить уплотнение с седла 40 клапана и переместить вверх в положение, показанное на фиг.3. Поскольку корпус поплавка открыт на верхнем конце таким образом, что его внутренняя часть находится в сообщении с окружающим воздухом над водой в бачке, то поплавок находится в свободно плавающем состоянии не благодаря объему захваченного воздуха, но вместо этого полностью под действием выталкивающей силы воды, действующей на наружные поверхности стенок 60 и 62. Вода в бачке 12 может проходить через корпус 28 клапана и выходить через выпускное отверстие 18 бачка в унитаз. Вода и отходы в унитазе удаляются в канализационный трубопровод обычным образом через выпускное отверстие (не показано). Вода в бачке проходит в поплавок 30 через спускные отверстия 70 и когда поплавок становится достаточно тяжелым и вода из бачка 12 сливается до достаточно низкого уровня, то поплавок 30 под действием собственного веса опускается и устанавливает уплотнение 32 на седло 40 клапана. Цикл смывания завершается после того, как бачок 12 снова заполнится водой, достаточной для закрытия клапана подачи.
Необходимо понимать, что были описаны только предпочтительные варианты осуществления. Однако специалистам в данной области техники будет понятно, что возможны модификации и изменения в предпочтительных вариантах осуществления без отхода от сущности и объема настоящего изобретения. Следовательно, настоящее изобретение не ограничивается описанными вариантами осуществления. Для определения объема настоящего изобретения необходимо ссылаться на нижеследующую формулу изобретения.