ТУАЛЕТНЫЙ СМЫВНОЙ КЛАПАН С УМЕНЬШАЮЩИМСЯ ПОПЕРЕЧНЫМ СЕЧЕНИЕМ ГНЕЗДА КЛАПАНА
TOILET FLUSH VALVE WITH REDUCING CROSS SECTION OF VALVE SEAT

Настоящее изобретение относится к смывным клапанам, которые регулируют поток воды из смывных бачков в унитазы. Более конкретно, изобретение относится к гнезду клапана бачка, устанавливаемому в смывном бачке и, предпочтительно, используемому со смывными клапанами канистрового типа.
Многие системы для регулирования потока воды смывного бачка в унитаз являются известными. Такие системы имеют впускной клапан для воды, соединенный с бачком, который обычно регулируется поплавком, который реагирует на уровень воды бачка. Опускание рычага расцепления или другого исполнительного средства, перемещает смывной клапан на выпуске бачка таким образом, что вода может сливаться из бачка в унитаз. Когда спускается вода бачка, поплавок впускного клапана опускается вместе с уровнем воды в бачке, таким образом, инициируется входной поток воды для пополнения бачка. После того, как достаточное количество воды выходит из бачка, смывной клапан закрывается, таким образом, уровень воды в бачке может быть восстановлен. Когда бачок заполняется снова после того, как выпускной клапан был закрыт, поплавок питательного клапана поднимается вместе с водой и в итоге закрывает питательный клапан для прекращения подачи воды.
Было разработано множество клапанов смывания для регулирования потока воды из бачка в унитаз. Одним из наиболее распространенных является смывной клапан створчатого типа. Створчатые смывные клапаны имеют поворотный хомут, который поддерживает заглушку большого диаметра, которая закрывает выпуск бачка до тех пор, пока рычаг расцепления не приведется в действие для начала цикла смывания. Большая заглушка заполнена воздухом, что замедляет возврат на место заглушки до тех пор, пока достаточное количество воды не сольется из бачка. Иногда, некоторые такие клапаны имеют сложности с полным закрыванием выпускаемого потока, если заглушка не опустится на гнездо клапана должным образом.
Другой тип смывного клапана имеет специальный поплавок, который перемещается точно вертикально вверх, как только расцеплен, а затем точно вертикально вниз. Смотри, например, патенты США 5,329,647, 5,896,593, 6,715,162 и 6,728,976.
Особенно предпочтительный тип смывного клапана, который работает таким образом, представляет собой канистровый клапан смывания, показанный в публикации заявки на патент США 2007/0101485, которая, таким образом, включена в качестве ссылки в полном ее объеме. Однако, этот тип канистровой конструкции, когда используется со своим показанным гнездом клапана, обладает некоторым количеством конструктивных ограничений.
Например, для получения достаточного начального потока может потребоваться увеличение диаметра входа на задней части унитаза, до такой степени, при которой требуются нестандартные крепления и/или ухудшается эстетика. Более того, характеристики потока могут быть такими, что ограничивают определенную эффективность использования воды, что должно быть компенсировано иначе.
Один усложняющий фактор состоит в том, что для обеспечения вертикального перемещения корпуса клапана, направляющее средство расположено в гнезде клапана. Так как это обычно в центре отверстия для протекания в гнезде, направляющее средство само может препятствовать потоку и усложнять модификации конструкции. Хотя в патенте США 5,926,861 предложено наличие направляющего средства для канистры на периферии гнезда, он требует относительно сложной и дорогостоящей конструкции для осуществления этого предложения.
Принимая во внимание вышеизложенное, требуются новые решения этих проблем.
Настоящее изобретение охватывает в одном аспекте смывной клапан для регулирования потока воды из отверстия в стенке смывного бачка. Смывной клапан имеет крепление, имеющее нижний конец, подходящий для упрощения установки крепления вблизи отверстия, верхний конец в виде гнезда клапана, и сквозное отверстие, проходящее вниз от гнезда клапана. Он также имеет направляющую часть, установленную в сквозном отверстии и проходящую вверх от него.
Также имеется корпус клапана, расположенный над гнездом клапана для обеспечения сдерживания потока воды через крепление, когда в первом положении, в котором корпус клапана располагается в гнезде клапана, и для того, чтобы обеспечивать поток воды через крепление, когда корпус клапана находится во втором положении, в котором корпус клапана не располагается в гнезде клапана. В соответствии с настоящим изобретением сквозное отверстие сужается ниже гнезда клапана.
В предпочтительных вариантах сквозное отверстие дугообразно сужается ниже гнезда клапана от диаметра свыше 2,9 дюйма до диаметра меньше 2,3 дюйма, более предпочтительно, меньше 2,1 дюйма, корпус клапана представляет собой корпус клапана канистрового типа, направляющая часть имеет конструкцию нижней ножки, которая дугообразно сужается ниже гнезда клапана, и крепление имеет внешнюю резьбу вблизи нижнего конца крепления для того, чтобы облегчить установку крепления в отверстие бачка. В качестве альтернативы, когда монолитный санитарный узел содержит несквозное отверстие для крепления, вместо резьбового нижнего конца конструкции, может использоваться система крепления байонетного типа, аналогично системе крепления по патенту США 4,433,446.
Следует понимать, что увеличенное гнездо клапана и, соответственно, большой канистровый клапан обеспечивают большой расход слива воды на входе, как только канистровый клапан поднимется с гнезда клапана. Сужение проходного отверстия ниже гнезда клапана (и соответствующее сужение направляющей части) в таком случае обеспечивает гладкий переход потока в требуемый размер без изменения обеспеченного расхода.
В другом аспекте изобретение обеспечивает крепление, используемое в качестве части такого смывного клапана. Крепление может иметь корпус в виде стакана и иметь нижний конец, подходящий для облегчения установки корпуса вблизи выходного отверстия стенки бачка. Крепление также имеет верхний конец в виде гнезда клапана, сквозное отверстие, проходящее вниз от гнезда клапана, и направляющую стойку, установленную в сквозном отверстии и проходящую вверх от него. Сквозное отверстие сужается ниже гнезда клапана.
Следует отметить, что направляющая стойка может быть расположена по центру вдоль центральной линии канистрового корпуса клапана для оптимального направления. Это также является экономически эффективным способом для получения направления. Однако достаточный поток может иметь место за пределами направляющей части, даже в соединении с небольшими смывными санитарными узлами.
В другом аспекте изобретение обеспечивает санитарный узел (с бачком и унитазом), где вышеупомянутый смывной клапан регулирует слив из бачка в унитаз.
Следовательно, настоящее изобретение улучшает работу традиционных, высокопроизводительных канистровых клапанов для обеспечения бескомпромиссного расхода слива воды для быстрого прохождения в санитарный узел, как только началось смывание. Это достигается при относительно небольших затратах, и способом, который не требует расширения задней части унитаза для обеспечения бόльшего потока.
Эти и другие преимущества изобретения станут очевидными из подробного описания и чертежей. Ниже изложен один или более предпочтительных варианта осуществления настоящего изобретения. Для определения полного объема изобретения, следует рассматривать формулу изобретения, так как предпочтительный(ые) вариант(ы) осуществления не подразумевается(ются) в качестве единственного(ых) варианта(ов) осуществления в объеме изобретения.
Сущность изобретения поясняется на чертежах, где:
Фиг.1 представляет собой разрез, изображающий смывной клапан настоящего изобретения, установленный в смывном бачке настоящего изобретения;
Фиг.2 представляет собой вид сверху Фиг.1, с удаленной крышкой бачка;
Фиг.3 представляет собой вид в перспективе клапана смывания на Фиг.1;
Фиг.4 представляет собой вид в перспективе с разнесением деталей клапана смывания на Фиг.2;
Фиг.5 представляет собой вид, аналогичный Фиг.4, но показывающий части под другим углом;
Фиг.6 представляет собой разрез, взятый по линии 6-6 на Фиг.3;
Фиг.7 представляет собой разрез, взятый по линии 7-7 на Фиг.3;
Фиг.8 представляет собой увеличенный подробный вид по дуге 8-8 на Фиг.6;
Фиг.9 представляет собой увеличенный вид в перспективе сверху предпочтительного крепления настоящего изобретения;
Фиг.10 представляет собой вид в перспективе снизу крепления на Фиг.9; и
Фиг.11 представляет собой вид, аналогичный Фиг.6, но показывающий канистровый корпус клапана, поднятый во второе положение с гнезда клапана.
На Фиг.1 и 2 показан санитарный узел 10, который включает в себя бачок 12 для воды и унитаз 14 (частично показанный в невидимых линях). Бачок 12 может быть соединен с унитазом 14 посредством использования кронштейна, аналогичного кронштейну по патенту США 6,728,976.
Бачок 12 включает в себя крышку 16 и, в общем смысле, горизонтальную нижнюю стенку 18 с выходным отверстием 20, которое ведет в канал в верхнем ободе (не показан) унитаза 14. Внутри бачка установлена обычная труба 22 для подачи воды с поплавком 24, приводящим в действие питательный клапан 26 для управления потоком подаваемой воды 28 в бачок 12. В этом отношении, когда поплавок опускается (когда вода вышла из бачка), вода подается в бачок. Как только поплавок вместе с водой поднимется обратно достаточно высоко, подача воды автоматически прекратится.
Сборка 30 смывного клапана в соответствии с настоящим изобретением установлена внутри бачка 12 над выходным отверстием 20 для управления потоком воды 28 из бачка 12 в унитаз 14 во время цикла смывания. Сборка 31 рычага расцепления соединена с бачком 12 и с частью сборки 30 смывного клапана и может быть приведена в действие для инициирования цикла смывания.
На Фиг.3-5 показана сборка 30 смывного клапана, которая установлена прямо, в вертикальном положении в бачке 12 вблизи нижней стенки 18. Сборка 30 смывного клапана, главным образом, включает в себя крепление 32 и корпус 34 клапана, включающий уплотнение 36, которое смещается относительно крепления 32, в общем смысле, вдоль центральной оси 38 (показанной на Фиг.2 и 3). Крепление 32 и корпус 34 клапана, предпочтительно, выполнены из нержавеющего, химически стойкого материала, например подходящей пластмассы. Уплотнение 36 может быть выполнено из упругого материала, например подходящего эластомера, такого как винил, каучук на основе сополимера этилена, пропилена и диенового мономера или кремния, который имеет особенно хорошие свойства сопротивления химическому воздействию/коррозии. Однако, для специалиста в данной области техники будет очевидным разнообразие материалов, подходящих для крепления 32, корпуса 34 клапана и уплотнения 36.
Крепление 32 соединено с бачком 12 посредством стопорной гайки 39, которая навинчивается на внешнюю резьбу 40, выполненную вблизи нижней части 42 крепления 32, которое проходит через выходное отверстие 20 бачка. Кольцевой фланец 44 проходит радиально от крепления 32 для размещения уплотнительной прокладки 46 между нижней стенкой 18 бачка 12 и фланцем 44 (наилучшим образом показано на Фиг.1). Эта уплотнительная прокладка 46 предотвращает протекание воды 28 из бачка 12 и, например, на пол ванной комнаты.
В одной непоказанной альтернативной иллюстративной конструкции, нижняя часть 42 крепления 32 может иметь три выступа, которые проходят в разделенное на три части отверстие и сцепляются с бачком 12. Это соединение является аналогичным соединению, раскрытому в патенте США 4,433,446, который переуступлен правопреемнику настоящего изобретения, и раскрытие которого, в частности Фигур 2-6 и связанного описания, таким образом, включено в качестве ссылки.
На Фиг.6-11 показано крепление 32, которое образует проходное отверстие 48, проходящее между гнездом 50 клапана на одном конце и выпуском 52 клапана на противоположном конце. Проходное отверстие 48 задает, по существу, дуговую поверхность 54, которая сужается вниз от гнезда 50 клапана по направлению к выпуску 52 клапана, как наилучшим образом показано на Фиг.6. Дуговая поверхность 54 может быть гладкой для уменьшения до минимума задержки потока воды 28. Дополнительно, дуговая поверхность 54, предпочтительно, выполнена с формой для имитации естественного потока воды 28 для увеличения до максимума расхода воды 28 из бачка 12 в унитаз 14. Проходное отверстие 48 включает прямолинейную часть 56 вблизи выпуска 52 клапана; однако, проходное отверстие 48 может быть полностью дугообразным от гнезда 50 клапана до выпуска 52 клапана.
В предпочтительном иллюстративном варианте осуществления, гнездо 50 клапана и выпуск 52 клапана, предпочтительно, являются концентричными относительно центральной оси 38. Гнездо 50 клапана, по существу, является круглым и имеет диаметр 58 гнезда клапана, который больше, чем диаметр 60 выпуска клапана (показано на Фиг.9 и 10). Выпуск 52 клапана, по существу, также является круглым.
В иллюстративном варианте осуществления, диаметр 58 гнезда клапана составляет, приблизительно, три дюйма для обеспечения протекания достаточного количества воды 28 как во время начального напора цикла смывания, так и во время остальной части цикла смывания. Проходное отверстие 48 уменьшает бόльший диаметр 58 гнезда клапана до диаметра 60 выпуска клапана, приблизительно, на два дюйма вблизи выпуска 52 клапана. В результате, проходное отверстие 48 принимает форму воронки или направляет воду 28 в унитаз 14, обеспечивая достаточное количество воды 28 для очистки и удаления отходов из унитаза 14 во время цикла смывания, и для обеспечения возможности присоединения крепления 32 к более традиционным элементам и арматурам.
Проходное отверстие 48 может принимать множество конфигураций дуговых поверхностей с уменьшающимся поперечным сечением, при этом каждая из них обеспечивает эффективное перемещение воды 28 из бачка 12 в унитаз 14 во время цикла смывания. Сужающееся проходное отверстие 48 имеет дополнительное преимущество от выполнения крепления 32 совместимым со стандартными унитазами и другими соединительными элементами, при этом обеспечивая возможность улучшенного потока воды 28.
Крепление 32 включает в себя группу опор 62 в виде аркообразных сужающихся ножек, которые проходят внутрь от проходного отверстия 48 и сходятся вблизи центральной оси 38, где они задают отверстие 64. Опоры 62 сужаются под гнездом 50 клапана по направлению к выпуску 52 клапана для увеличения до максимума потока воды 28 через проходное отверстие 48. Отверстие 64 выполнено таким образом, чтобы размещать направляющую часть 66 в виде стойки. Направляющая часть 66 имеет пару ножек 68, образованных вблизи нижнего конца 70, которые выборочно фиксируются в отверстии 64 для предотвращения осевого смещения направляющей части 66.
Направляющая часть 66 также включает в себя проходящие вверх сужающиеся угловые соединения 72, которые заканчиваются у полого верхнего конца 74, который выполнен таким образом, чтобы размещать сопло 76 пополнения и стопорную шайбу 78, которая фиксирует корпус 34 клапана относительно направляющей части 66. Во время цикла смывания, сопло 76 пополнения принимает воду 28 от питательного клапана 26 посредством трубки 80. Сопло 76 пополнения обеспечивает возможность заполнения водой 28 части корпуса 34 клапана и бачка 12 во время цикла смывания для влияния на продолжительность цикла смывания и для возврата воды унитаза на первоначальный уровень.
По существу, чашеобразный корпус 34 клапана представляет собой тип поплавка, который является открытым во внешнюю среду в верхней части 35 и включает внешнюю стенку 85 и внутреннюю трубку 86, которая, в общем смысле, перемещается вдоль направляющей части 66 во время цикла смывания. Внутренняя трубка 86, по существу, является конической и сужается по направлению к верхнему краю 88 трубки 86. Коническая конфигурация внутренней трубки 86 работает для центрирования корпуса 34 клапана относительно крепления 32, когда корпус 34 клапана переходит из поднятого положения в опущенное положение. Если вода 28 перельется за верхний край 82 корпуса 34 клапана, вода 28 начнет заполнять кольцевую полость 84, образованную между внутренней трубкой 86 и внешней стенкой 85. Вода 28 сначала отводится через отверстия 73, а затем поднимается для верхнего края 88 внутренней трубки 86, если величина входного перелива является достаточно высокой. Отметим также угловые соединения 72.
Сборка 31 рычага расцепления включает в себя цепь 98, которая подвешена на крюках между отверстием 100, образованным в боковом ушке 102 корпуса 34 клапана, и рукояткой 104 расцепления, в результате приведения в действие сборки 31 рычага расцепления перемещает корпус 34 клапана из опущенного положения (показанного на Фиг.6) в поднятое положение (показанное на Фиг. 11).
На Фиг.6-8 показан корпус 34 клапана, который находится в опущенном положении, при этом уплотнение 36 предотвращает протекание воды 28 из бачка в унитаз 14 вблизи периметра 96 крепления 32. Обычно, дискообразное уплотнение 36 закреплено в кольцевой канавке 90, образованной вблизи нижнего конца 92 корпуса 34 клапана. В предпочтительном иллюстративном варианте осуществления, уплотнение 36, по меньшей мере, частично сцепляется с выступом 94, который отходит вверх от гнезда 50 клапана вблизи периметра 96 гнезда 50 клапана (наилучшим образом показано на Фиг.8) для создания гидравлического уплотнения между уплотнением 36 и гнездом 50 клапана. Дополнительно, кольцевой уплотнительный опорный фланец 106 расположен на расстоянии от уплотнения 36 и улучшает работу и уплотняющие свойства уплотнения 36. Дополнительно, группа пазов 108 образована в уплотнительном опорном фланце 106 для улучшения работы корпуса 34 клапана во время цикла смывания. Для специалиста в данной области техники будет очевидным разнообразие конфигураций, пригодных для удерживания уплотнения 36 относительно корпуса 34 клапана.
Отверстия 73 для отвода, уплотнительный опорный фланец 106, пазы 108 и другие дополнительные конструкции рассмотрены в заявке на патент США под номером 2007/0101485, который переуступлен правопреемнику настоящего изобретения, которая, таким образом, включена в качестве ссылки, как если бы полностью была здесь приведена.
Перед циклом смывания смывной клапан находится в исходном положении, показанном на Фиг.1, 3, 6 и 7, при этом корпус 34 клапана и уплотнение 36 расположены на гнезде 50 клапана, и «полный» бачок 12 воды 28 является доступным. Приведение в действие сборки 31 рычага расцепления тянет корпус 34 клапана вверх на достаточное расстояние для смещения уплотнения 36 из гнезда 50 клапана. Когда уплотнение 36 вначале смещается из гнезда 50 клапана, расширяющаяся на конус часть гнезда 50 клапана проходного отверстия 48 обеспечивает возможность протекания воды 28 в унитаз 14 с начальным напором, эквивалентным клапану с постоянным диаметром гнезда 50 клапана.
Благодаря плавучести корпуса 34 клапана, корпус 34 клапана перемещается дальше в поднятое положение, показанное на Фиг.11. Вода 28 в бачке 12 продолжает протекать через крепление 32 вдоль дугообразной поверхности 54 проходного отверстия 48, которая имитирует естественный поток воды 28 в унитаз 14. Дополнительно, сужающиеся опоры 62 уменьшают до минимума сопротивление потока воды 28 в проходном отверстии 48. Вода 28 и отходы в унитазе 14 отводятся в водопроводные канализационные трубопроводы обычным образом через сифон (не показан). Корпус 34 клапана перемещает вниз направляющую часть 66 до тех пор, пока уплотнение 36 снова не разместится в гнезде 50 клапана в сочетании с заданным расходом, регулируемым отверстиями 73. Цикл смывания завершается после того, как бачок 12 снова заполнен водой 28, достаточной, чтобы расцепить питательный клапан 26.
Следует понимать, что предпочтительные варианты осуществления изобретения были описаны выше. Однако, для специалистов в данной области техники будут очевидными многие модификации и изменения относительно предпочтительных вариантов осуществления, которые будут подпадать под идею и объем изобретения. Следовательно, изобретение не должно ограничиваться описанными вариантами осуществления. Для того, чтобы установить полный объем изобретения, должна быть использована нижеследующая формула изобретения.
Настоящее изобретение обеспечивает усовершенствованные клапаны для использования в регулировании слива воды из смывного бачка в унитаз, и санитарных узлах, которые включают эти клапаны.