廁所水箱進水閥和操作方法
2023-04-23 12:53:46 2
專利名稱：廁所水箱進水閥和操作方法
技術領域：
本發明涉及用來控制進入用於如廁所之類的水箱的水流的閥和相似裝置，特別涉及用於有抽水設備的廁所(flush toilet)的水箱的計量水控制系統。
背景技術：
美國的家庭、旅館和汽車旅館中使用的廁所通常連接到飲用水源。每人每次衝洗大約使用1.5到4.5加侖的水。這些廁所的主要部分由連接到水流量閥的漂浮裝置來操作。放水衝洗廁所時，連接到放水手柄的鏈子抬起舌門，開啟廁所水箱底部的出口，水從水箱流入便桶使其內水位升高。當便桶內的水超過便桶的排水溝的高度時，水由於虹吸作用從便桶中流出，其中虹吸作用可將便桶中所有的水和廢物吸走。在此期間，浮在水箱中的水上的漂浮裝置隨著水箱水位的降低而降低。結果，開啟進水閥。當所有的水排出水箱時，舌門下落關閉開啟的出口。水立即流過進水閥進入水箱充滿水箱。當水位抬高時，浮子抬高，直到水閥關閉為止。
這種系統實用、簡單且比較有效。但它可能造成極大浪費。關閉水箱出口的舌門可能被磨損或變形而發生洩露，使得水不斷地流到便桶中。如果從水箱中洩露的水足夠多，則浮子下降，開啟進水閥以補充水箱損失的水。相反，進水閥也可能變形和/或產生礦物堆積，特別是在硬水地區，這也會影響其有效操作，甚至到不再能完全關閉的程度。由於不正確的調節漂浮裝置也會產生相同的結果。在後面的情況中，水流雖然很小，但水會一直流入水箱中。為了避免溢出，水箱中設有溢流管，超過溢流管的水會流入便桶中。因此，水箱中的水位不會超過溢流管的高度，目前的設計是在任何給定時刻引入水箱中的水量都小於允許溢流管排出的水量。當然，這種連續的水流也將導致水的浪費。
另外，絕大多數球閥型廁所由陶瓷材料鑄造成型。這種材料對於傳統的廁所經濟合算並且耐用。遺憾的是，在大多數的這些廁所中，採用金屬螺栓和墊圈將便桶固定到上部水箱和地面上。隨著時間的流逝，這些螺栓和墊圈被腐蝕和生鏽，導致上部水箱和便桶之間產生薄弱的接觸點。時間不長這些薄弱的接觸部分就可能發生洩露，使得水漏到廁所外側。這種損害不僅延續到地板之下和地板材料，而且可能延續到木製品、石膏板、地毯和附近的個人財產。
另外，由於管道工或維修人員的不當修理以及用戶對水箱的清洗也經常引起陶瓷水箱的損壞。這種損壞表現為陶瓷水箱中的應力裂縫，通常這種裂縫不容易被居民或用戶發現。而水箱中冷水的衝擊可能引起應力裂隙或使應力裂縫迅速擴展，結果導致災難性破裂。這類災難性事件可能迅速導致慘重的保費損失(insurance losses)和索賠(claims)。例如，不到一小時的未被發現的從廁所水箱中流出的水可能淹沒大片居住區，在公寓或共管的公寓住宅中，甚至會影響附近的居民。世界上這類索賠每天都可能發生，使得財產保險公司每年在水損索賠方面要支付數十億。當今，球閥或浮子型裝置完全不能應付這些嚴格的限制。
水的可利用率和保護是重要的環境議題。氣候特性(weather patterns)的變化、農業需求的增加、樹木和森林的砍伐、以及流域破壞的擴大已經減少了可用的淡水量。這些因素結合人口的增長導致大自然和人類在提供必需的可飲用水的能力方面不堪重負。所聽到的在用水高峰期間局部地區對水定量供應的信息已不再顯為人知。有些地區已變得非常嚴峻，一些立法機構現在已經制訂法律要求使用小於標準3.5加侖的水的廁所。
也有人致力於廁所的水保護問題，主要是針對公共廁所，即，公共設施中的廁所，這些廁所通常沒有廁所水箱但在水管上有計量的衝水閥或其他機械式或電子式切斷裝置。然而，與廁所水箱一起使用的流體操作閥早已在1915年7月6日授權於L.F.Pigott的美國專利No.1,145,791中被公開。該專利公開了一種水箱進水閥組件，其包括安裝在入口殼中的葉輪螺杆。該葉輪通過軸連接到螺杆，通過杆連接到閥的第二螺杆與該螺杆嚙合。閥關閉出口。在閥的相反側處與第二螺杆連接的是彈簧，當閥關閉時，彈簧被拉緊。通過拉動放水手柄激活閥。放水手柄轉動臂，該臂支撐所述杆，杆的一端具有閥，另一端具有帶彈簧組件的螺杆。這種轉動使所述兩個螺杆分開，使彈簧回縮，向後拉動第二螺杆、杆和閥組件，以開啟出口。當放水手柄被釋放時，杆被彈簧拉回到合適的位置，再次與第一和第二螺杆嚙合。當閥開啟時，流體從出口流出，從而使水流過進口進入，轉動葉輪，其依次驅動第一螺杆，立即與第二螺杆嚙合，直到閥被關閉。
Belcher、Elder和Johnson各自的美國專利No.1,552,261、No.1,809,440和No.4,624,444披露了一些計量衝水閥，它們不需要水箱，通常用於公共設施中。Belcher的專利No.1,552,261公開了一種計量裝置，該裝置包括開啟水流並通過彈簧壓力和水壓的結合實現關閉的閥。當放水手柄被轉動時，機械連接迫使閥開啟並通過棘輪鎖定其開度。然後水流過葉輪，葉輪通過一系列齒輪連接到條杆機構，條杆機構通過旋轉的葉輪抬高。條杆擊打保持的棘輪齒，使其分開，並使閥關閉。
Elder的美國專利No.1,809,440也公開了一種通過預定時間後或流過給定量的水之後關閉水來控制水流的閥。轉動放水手柄時，成對的進水閥開啟使水流過。流動的水衝擊渦輪葉輪。渦輪葉輪通過一系列齒輪連接到螺旋齒輪，該螺旋齒輪移動臂，使閥轉動到關閉位置。Johnson的專利No.4,624,444是在具有增壓管道的商用設施中使用的有抽水設備的廁所的關閉裝置的代表。
在控制澆水的裝置中使用的水控制表也是公知的。Yi的美國專利No.4,280,530和Brunninga的美國專利No.4,708,264都公開了這類裝置。Yi的裝置安置在為噴灑器或農業灌溉系統配水的水管中。水通過進口進入葉輪室。葉輪的旋轉速度通過基於摩擦接觸的速度調節裝置控制。水從葉輪室流入包括排出閥的第二室。排出閥設置在三個預設位置之一上。於是，流動的水使得葉輪旋轉並且連接的小齒輪帶動終止於新月形齒輪的齒輪系。新月形齒輪作為連接到排出閥的計時齒輪，當它旋轉時慢慢地關閉閥，以使水流停止。
Brunninga的專利No.4,708,264也公開了一種用於水龍帶或噴灑系統的定時水錶。排出閥被設定到預定的開啟位置，流過系統的水轉動葉輪，葉輪通過一系列行星齒輪連接以旋轉閥控制組件。閥控制組件旋轉直到被釋放，此時使閥關閉。
Wang的美國專利No.4,633,905公開了一種電子水控制器。當水流過水輪時，輪內的磁性傳感器越過中繼器，從而將流量輸入到微處理器。根據流量和配發的水量，微處理器計算排出閥應被開啟的時間。通過旋轉凸輪、凸輪又依次抬高連接到排出閥的柱件使排出閥開啟。排出閥保持開啟直到達到計算出的流出時間，此時，馬達將凸輪旋轉到允許柱件落下並將閥關閉的位置。閥自身通過彈簧被強制處於關閉位置。
另一種準確測量水量的裝置被披露於Johns的美國專利No.1,407,752中。這是一種串連的測量裝置，其利用與活塞相關的壓差和傳動裝置的結合來控制水流。
Chow的美國專利No.4,335,852公開了另一種控制流體流動的裝置。該裝置包括內部放置有閥的流入口。閥具有相關聯的柄，其被定位成騎在凸輪上。裝置被預先設有給定的流量。當水開始流動時，藉助於葉輪水流動，其中，葉輪通過嚙合的齒輪連接到偏心軸，偏心軸驅動棘爪和棘輪，棘輪連接到凸輪。棘輪旋轉凸輪直到柄被向後推入到柄凹口中時為止。除了依靠水壓關閉閥以外，在入口的箍杯和閥組件中心的螺柱之間放置有彈簧。圍繞閥的密封構件是O形環，其略大於進水閥的開口。
在Shaw的美國專利No.4,916,762中，描述了一種用來計量進入水箱和便桶的水流的裝置並設有水流的主動切斷部分。轉動廁所手柄時，聯動裝置轉動凸輪以迫使塞子離開其位置，從而開啟水流。水流過流動通道並通過水輪使其旋轉。水輪連接到凸輪，從而旋轉凸輪。當凸輪旋轉將凹口定位到塞柄之上時，由於水壓，塞子重新落下，水流停止。允許的水流量是凸輪凹口的數量和測流嘴尺寸的函數。
發明內容
本發明提供了一種用於計量流入有抽水設備的廁所的水箱中的水並且當預定體積的水從進水管流出時自動中止水流的方法和系統，所述進水管接收來自水管的水。
根據本發明，提供了一種計量水控制系統，以精確控制廁所或抽水馬桶在每次衝水循環期間使用的水量並且在完成衝水循環後防止水再流入水箱。本發明將每次衝水循環流入水箱的水量限制為預定量，該預定量通常在1.5到4.5加侖範圍內。
根據本發明的方法，將來自水源的通過進水管接收的水控制成高於通過引起計量組件產生機械運動的分流器導入水箱的水的水位線，所述計量組件包括使進水管流出水和中止進水管流出水的控制閥。通過響應計量組件的機械運動的機械開關對該閥進行控制，以在預定體積的水流過分流器時自動關閉進水管。機械開關通過致動器連接到廁所的衝水臂，這樣，當放水衝洗廁所時開始衝水循環，以允許預定體積的水排入水箱中。
一旦排出了預定體積的水就完成了衝水循環，而且不管衝水臂或致動器的位置如何水不再流入水箱，直到再次衝洗廁所為止。此外，即使在允許來自水箱的水流過而進入便桶的舌形閥洩露或保持開啟時、即使水箱本身洩露時，在衝洗循環期間也只有預定體積的水排入水箱中。
為了更好地理解本發明的隨後的詳細描述，前面已經概括地描述了本發明相當寬的方面、特徵和技術優點。本發明的其他方面、特徵和優點將在下文中描述。本領域技術人員應理解的是，本說明書中所公開的內容可方便地用作實現本發明相同目的的改進或設計的其他結構的基礎。本領域技術人員還應意識到，這些等同結構沒有超出所附權利要求闡述的本發明的構思和範圍，而且並非本發明可達到的所有目的都需要在落入所附權利要求範圍內的各種和每一實施方式中。
本發明最適於處理洩露事故。其結果僅損失水箱中的水以及在水箱破損事故期間從手柄接合處流出的1.6到4.5加侖水。在理想的操作中，本發明不必忙於破損事故，只不過損失常備於水箱中的水。因此，本發明可防止災難性的水洩露並可防止或基本上消除了更嚴重的傳統的廁所機構可能出現的水致損害(water damage)。所以，本發明可防止在球閥或浮子裝置中可能發生的連續的水流。
為了更全面地理解本發明及其優點，下面結合附圖進行說明。附圖中圖1示出了本發明一優選實施方式的上下主體的組合件；圖2是本發明一優選實施方式的下主體透視圖；圖3是本發明一優選實施方式的上主體透視圖；圖4是圖3所示的上主體的俯視透視圖，該圖示出了一優選實施方式的組件殼體的內部；圖5是分流器的俯視透視圖；圖6是圖5所示分流器的仰視透視圖；圖7是隔板的透視圖；圖8是錐形體的仰視透視圖；
圖9是圖8所示錐形體的俯視透視圖；圖10是水輪的俯視透視圖；圖11是圖10所示水輪的仰視透視圖；圖12是一優選實施方式的齒輪組中的齒輪的俯視透視圖；圖13示出了一優選實施方式的齒輪組；圖14示出了圖13所示齒輪組中採用的末檔齒輪(top gear)；圖15示出了處於關閉的閥狀態下的閥組件；圖16示出了處於開啟的閥狀態下的閥組件；圖17是密封臂的俯視透視圖；圖18是圖17所示密封臂的仰視透視圖；圖19是掣子的透視圖；圖20是控制箱的俯視透視圖；圖21是圖20所示控制箱的仰視透視圖；圖22是上致動器的透視圖；圖23、24、25示出了致動器組件的操作情況；圖26是下致動器的透視圖。
具體實施例方式
圖1部分地示出了本發明一優選實施方式的組件，其包括下主體10和上主體12。在上主體12的最上部是計量組件箱14。圖2和3分別為下主體10和上主體12的透視圖，其中相同的部分用相同的附圖標記表示。
如所看到的那樣，下主體10包括插入到上主體12的脊腔18的槽中的脊部16。當下主體10被插入上主體12中時，下主體10的外殼20緊貼地配合到上主體12的外殼22內。另外，上主體12的進水管24緊貼地被插入下主體10的進水管26內。兩個O形環35被定位在上主體12的進水管24的外部上的分開的凹槽中，以防止進水管24外部和進水管26內部之間漏水。
下主體10伸入上主體12中並通過將銷插入孔30中而固定就緒，該孔穿過脊部16之間的間隙延伸穿過脊腔18。這使得組件箱14內的計量組件在水箱注滿時被定位在水管之上，如管道工程規範(Plumbing Code)有時要求的那樣。
下主體10包括螺紋端32，其以常規方式連接到廁所水箱底部的進水口配件上。進水口配件接收來自由傳統的室內管道系統的冷水管提供的水管的水。設置墊圈34以防止洩露並將圖1所示的組件固定在垂直的直立位置。
水從水管流過螺紋端32進入管26並且在壓力的作用下流過進水管26和進水管24而被導入管24的上端36。因此，水被供給組件箱14，該組件箱被定位成使得進水管26和進水管24形成將來自水管的水引導到高於水箱水位的高度的進水管。
圖3還示出了溢流口38、控制箱保持槽40和致動器箱42。溢流口38簡單地使在管道工程規範要求的溢流的情況下將溢流引導到溢流管。控制箱保持槽40和致動器箱42都將在下文結合本發明一優選實施方式的所述組件和操作進行討論。
圖4為上主體12的俯視透視圖，它示出了組件箱14的內部。在進水管24的上端36可看到分水固定件44，優選將其整體地模製為分流固定件44。分水固定件44通過均勻地定位於外殼22的內壁周緣的支座46連接並被安裝到外殼22的內壁上。
分流固定件44的外徑小於外殼22的內部直徑，足以使向上流動並且流出進水管24的上端36的水能夠自由地在其間向下流動並且穿過大約分布在外殼20周邊的排出孔47流出下主體10的下端。於是，外殼20和22形成將來自分流器的水排到水箱中的排出管。
如圖5的俯視透視圖所示，分流器48可拆卸地插入分流固定件44中。分流器48的鰭50貼緊地插入分流固定件44的槽形脊部54之間的間隙52中。圖6示出了分流器48的仰視透視圖。在開啟閥的狀態下，如將在下文中詳細描述的那樣，通道56將引導從進水管24上來的水，使得水沿著各鰭50的垂直壁58流動。
薄隔板60可拆卸地插入到分流器48的上部，其中薄隔板60在其中心具有一個小孔64，如圖7所示。在關閉閥的狀態下，隔板60使管24的端部36密封，並防止水流過通道56。
錐形體66可拆卸地插入到隔板60的上方，如圖8所示，錐形體具有與分流器48的槽形脊部54協調匹配的脊部68。在錐形體66的下凹底面70的中心設有小孔72，當處於開啟閥的狀態時，其可向上導引水使之流過錐形體66向上延伸的管74。圖9示出了錐形體66的俯視透視圖。如圖所示，管74頂部的孔76可使水在開啟閥的狀態時流出管74。
圖10為水輪78的俯視透視圖。輪78可拆卸地插在錐形體66之上，這樣錐形體66的管74向上延伸的部分延伸穿過輪78的中心孔80。圖11為水輪78的仰視透視圖。如圖所示，輪78包括內鰭87。在開啟閥的狀態下，被鰭50的垂直壁58引導流過通道56的水將以大約30度的角度衝擊輪78的鰭87。這使得水輪78圍繞穿過錐形體66的管74的軸向中心的軸旋轉。這依次使得整體形成在輪78上表面的小齒輪82同心旋轉。於是，分流器48可引導來自由進水管24和26形成的進水管的水流，以響應被引導的水流而產生機械運動。
輪78的上表面84大致與圖4所示組件箱14的水平面86齊平。圖12的透視圖示出的齒輪89可拆卸地插到齒輪柱88上，使齒輪柱88延伸穿過齒輪89的中心孔90，從而使齒輪89的齒92與輪78的上表面上的小齒輪82的齒嚙合。於是，當水使得輪78的小齒輪82旋轉時，將產生齒輪89圍繞穿過齒輪柱88軸向中心的垂直軸的旋轉。
圖13簡化地示出了本發明的用來計量進入廁所的水流的齒輪組。如上所述，水輪78插到錐形體66的管74上(圖13中未示出)，而齒輪89插到齒輪柱88上，因此該齒輪的齒與輪78的小齒輪82嚙合。整體模製到齒輪89上的小齒輪92與齒輪89同心旋轉。
在錐形體66的管74的向上延伸的部分插入另一尺寸和形式基本上與齒輪89相同的齒輪94，致使管74延伸穿過齒輪94的中心孔，因此，齒輪94的外齒與齒輪89的小內齒輪92嚙合。於是，當水使齒輪89旋轉時，將使齒輪94繞穿過管74的軸向中心的垂直軸旋轉。整體模製到齒輪94上的小內齒輪96與齒輪94同心旋轉。
另一尺寸和形式基本上與齒輪89和94相同的齒輪98插到齒輪柱88上，致使其外齒與齒輪94的內齒輪96嚙合。因此，齒輪96的旋轉使得齒輪98繞穿過齒輪柱88的軸向中心的垂直軸旋轉。整體模製到齒輪98上的小內齒輪100與齒輪98同心旋轉。
最後，單獨在圖14中示出的末檔齒輪102插在管74上，致使其外齒106與小內齒輪100的齒嚙合。於是，齒輪100的旋轉使得末檔齒輪102繞穿過管74軸向中心的垂直軸旋轉。應注意的是，末檔齒輪102還包括圓筒形突起110。對本發明的齒輪組進行組裝時，錐形體66的管74延伸成略高出突起110，致使將在下面討論的密封臂在關閉閥的狀態下可以密封錐形體66的頂端74並防止水流出錐形體66的頂端74。還應注意的是，末檔齒輪102包括一組半圓形的整體模製在末檔齒輪102上並由間隙114隔開的垂直脊部112。如將在下文更詳細解釋的那樣，半圓形脊部112形成用來密封和開啟管74的控制機構的一部分。
閥處於關閉位置時，沒有水流出內管24的頂端36，因此，不會使輪78旋轉。閥處於開啟位置時，水從內管24的頂端36流出並被分流器48引導成為繞分流器48的周緣流動的一組等距離隔開的水流，從而衝擊水輪78的鰭87並使輪78旋轉。輪78的旋轉通過置於其間的中間齒輪使得末檔齒輪102旋轉。
圖15和16功能性地示出了本發明的閥組件的操作情況。在圖15所示的關閉位置，下方固定有彈性體118的密封臂116被彈簧(未示出)向下壓而使得彈性體118密封管74頂端的孔76，管74穿過孔105略伸到末檔齒輪102的圓筒形突起部分110之上。
圖17和18分別為密封臂116的俯視透視圖和仰視透視圖。從密封臂116向下延伸的直角突起122形成內部可插入扁平的柔性矩形彈性體118(圖17和18中未示出)的機構。彈性體118的厚度可使其可壓縮地和可拆卸地橫向插入到由直角突起122形成的凹口120中。
回到圖15，閥處於關閉位置、即密封臂116密封管74的端部的位置時，向上的水壓P1被稍大於P1的向下的壓力P2抵消，這樣隔板60保持與管24的上端36相抵。在此關閉閥的位置，沒有水流出管24之外，並且不會使輪78旋轉。
在圖16中，示出了開啟閥的狀態。密封臂的抬升可使水從錐形體66的管74的孔76中流出。這使得隔板60向上壓向錐形體66的下凹下表面70，並使水向上流過隔板60的孔62。當隔板60被管24中的水壓向上壓時，水能夠逆向隔板60流出管24的端部36，這使水通常沿圖16所示的箭頭方向向下流過分流器48(在圖15和16中未示出)。
更具體地說，在開啟閥的狀態下，水橫向流過分流器48的通道56並衝擊水輪78的鰭87，從而使輪78旋轉。然後，從管24流出的水向下流動並流過繞下主體10周邊均勻隔開的孔47進入水箱。這可使水在開啟閥的狀態下流入水箱中。因此，錐形體66和隔板60起控制閥的作用，其可使水在閥開啟時從進水管流到分流器而在閥關閉時不使水流出進水管。
密封臂116的抬升和降低、即開啟閥的位置和關閉閥的位置的形成由掣子124的位置控制。掣子124在圖19中單獨示出。當掣子124被定位在下面將要討論的控制箱內時，其繞凹口點126樞轉，使得掣子124的端部128被置於向下的或向上的位置。
當掣子124的端部128處於向下的位置時，如圖15所示，密封臂116被彈簧(未示出)向下壓迫從而密封錐形體66的管74的孔76。當掣子124的端部128處於向上的位置時，如圖16所示，密封臂116被向上推動密封臂116的邊緣123的掣子124的邊緣130向上抬起，從而開啟錐形體66的管74的孔76。
圖20和21示出的分別是用來容納密封臂116和掣子124的控制箱132的俯視透視圖和仰視透視圖。在控制箱132的一端是與形成在上組件箱14中的槽結構40(在圖3和4中示出)協調匹配的突出的脊結構134。掣子124的端部128可拆卸地插入脊部136和138之間，因此，當掣子在其中處於合適位置時，掣子124的邊緣130朝向上，並且掣子124的凹口126擱置在控制箱132的邊緣140上。當如此定位時，掣子124能繞凹口126樞轉，使得端部128向上和向下移動從而抬高和降低密封臂116。
應注意的是，掣子124具有上突起133，這樣當掣子124被正確定位在控制箱132內時，上突起133和控制箱132上部內表面之間的相互作用可防止掣子124在箱132定位在槽40中時被無意地橫向拉出箱132之外。
掣子124的與端部128相反的端部142從控制箱132的脊部136和136之間向外伸出，因而從組件箱14向外伸出，這樣暴露出掣子124中的凹口144並使其連接到鏈子。當向下拉鏈子時，由此也向下拉動了掣子124的端部142，掣子124繞凹口點126樞轉，藉此抬起掣子124的端部128。
附著有彈性體118的密封臂116也被插入控制箱132中並被定位成使得密封臂116的邊緣146擱置在控制箱132的邊緣148上，這樣，彈簧(未示出)的一端可拆卸地被固定到從密封臂116向上伸出的圓柱形突起150上，而相反的一端可拆卸地被固定到控制箱132的上部內表面上的圓柱形突起152上。於是，密封臂116在掣子124之上被定位在控制箱132內，致使彈簧的張力在密封臂116上施加向下的力。
可將彈簧、掣子臂、密封臂和控制箱的組件與插入到槽40中的脊結構154定位成使得控制箱132的一對彎曲的半圓形脊部156插入到末檔齒輪102的半圓形脊部112的內部。當已組裝的控制箱被定位成使密封臂116和彈性體118定位在錐形體66的管74之上時，可使掣子124的端部128位於半圓形脊部112之間的間隙114中。在掣子124的端部142被向下拉而使掣子124的端部128被向上拉之前，端部128將通過密封臂116保持在間隙114中。這是所述關閉閥的狀態，此時水輪78不能轉動並且水不流出管24。
當然，若掣子124的端部142被向下拉，掣子124的端部128克服彈簧的壓力向上抬起從而抬起密封臂116，使裝置處於開啟閥的狀態，藉此開始衝水循環。掣子124的底面131被抬高到末檔齒輪102的半圓形脊部112的頂面115之上。這使得末檔齒輪102以機械方式響應穿過分流器48的水流產生的輪78的旋轉而轉動。當末檔齒輪102旋轉時，表面131坐在脊部112的表面115頂上，直到到達下一間隙114，此時，掣子124的端部128落在間隙中。當掣子124落入間隙中時，末檔齒輪102的旋轉被迫停止，同時密封臂116被彈簧壓力向下壓迫而密封管74。這依次使得隔板60被向下壓迫，從而對管24密封。當管24被再次密封時，不再有水流入水箱並且完成衝水循環。
於是，具有間隙114的半圓形脊部112形成了可響應於輪和齒輪組件由於分流器的水流產生的機械運動而運動的凸輪。掣子起凸輪嚙合器的作用，其可使由隔板和錐形體形成的控制閥響應預定範圍的凸輪運動而關閉。當進水管流出預定體積的水時，響應於分流器水流產生的運動，凸輪和掣子的結合實現機械開關，從而關閉控制閥。
上組件箱14可用蓋覆蓋，所述蓋可拆卸地咬合到合適位置以保護上述計量組件免受汙染。如果需要維修或檢查計量組件，則可取下蓋，可方便而快速地取出插入到組件箱14中的一些或全部部件並將它們重新組裝或進行更換。
如上面提到的那樣，掣子124的端部142從組件箱14向外伸出，從而暴露出凹口144並使其連接到鏈子。鏈子下垂並且鏈子的相反端連接到現在將要描述的致動機構。圖22示出的是上致動器158的透視圖。一端連接到掣子124的凹口144的鏈子其相反端連接到上致動器158的凹口160。當如此連接時，凹口160的向下運動將向下拉鏈子，藉此向下拉動掣子124的端部142，其依次將掣子124的端部128提升出間隙114之外，以開始計量衝水循環。
圖23、24和25示出了本發明的致動機構操作情況。在圖23中，示出了在致動器箱42內處於靜止位置的上致動器158。圖26的透視圖示出的下致動器162連接到上致動器158。上致動器158和下致動器162通過將銷(未示出)插入到下致動器162的孔163和上致動器158的孔159中而彼此連接。下致動器162具有張開的翼164，其可以防止組裝好的致動器機構被拉出致動器箱42並遠離致動器箱42。
圖23示出了處於鬆弛狀態的鏈子168，其一端連接到上致動器158的凹口166。鏈子168向上延伸並且其另一端連接到廁所的常規衝水臂(未示出)。第二鏈子168連接到凹口160，第二鏈子的另一端連接到掣子124的凹口144，其中掣子幾乎正好在凹口160的上方伸出組件箱14之外。
參考圖24，當放水衝洗廁所時，衝水臂在連接鏈子168的遠端處被抬高。這抬高了通常用鏈子連接到衝水臂的舌門，藉此使水從水箱流到廁所的便桶中。抬高衝水臂還同時拉動鬆弛的鏈子168，在凹口166處在上致動器158上施加向上的力。響應於此，上致動器158繞凹口170樞轉，致使凹口160被向下壓迫。這使得鏈子168在掣子124的端部142上施加向下的力。這啟動了如上所述的計量衝水循環。當衝水臂被釋放且回到其靜止位置時，鏈子168變得鬆弛，上致動器158回到其靜止位置，如圖23所示。
在衝水臂向上拉得較遠的情況下，上致動器可能被拉出致動器箱42，如圖25所示。在這種情況下，下致動器162的翼164與致動器箱42的上邊緣的相互作用可防止致動機構從致動器箱42中移出。因此，致動器被致動器箱約束而部分地保留於其中。致動器的作用還可確保鏈子168鬆弛以使掣子124的端部142向上往回樞轉。當衝水臂被釋放時，致動機構則返回到其靜止狀態，如圖23所示。
於是，致動器連接到衝水臂並且連接到由掣子和凸輪形成的機械開關以響應於衝水臂的運動開啟由錐形體和隔板形成的控制閥，從而允許預定體積的水排到水箱中。值得注意的是，一旦放水衝洗廁所而使致動器組件在掣子124的端部142上施加向下的力，組件箱14中的計量衝水循環組件的操作可獨立於致動器和衝水臂的位置並獨立於舌門的位置。
因此，例如，若舌門洩露或沒有關閉，水箱將不會注水，而且一旦衝水循環組件完成了其操作，水仍然停止流入水箱。也就是說，一旦掣子124的端部128回落到半圓形脊部112之間的間隙114中，衝水循環結束，並且不管舌門、致動器或衝水臂的位置如何水不再從管24流入水箱(或者流入溢流管)。
還應注意的是，在本發明的計量衝水循環過程中，從孔47流到水箱中的水的預定體積與水管的水壓無關。較高的壓力僅可使衝水循環完成得更快，因為較高的壓力可使水輪78以更大的角速度旋轉，從而使得末檔齒輪102更快旋轉。然而，如上所述，當掣子端部落入到間隙中時，循環仍然停止。
可以令人滿意地將衝水循環的持續時間限制為大約一分鐘或更短。本領域的技術人員都知道這可以通過傳動組件的傳動比來控制。另外，在衝水循環期間流入水箱中的水的預定體積還可通過調節末檔齒輪102中的半圓形脊部112和間隙114的位置和數量來控制。這使本發明可方便地應用於不同體積容量的水箱。另外，如上所述，通過調節如結合圖1所述的組件的高度還可以採用不同高度的水箱。
本發明可以通過使用由本領域目前公知的或開發出的PVC或其他材料製成的成本低、重量輕的零件來實現。因為本發明可以在水管流出預定體積的水之後自動中止額外的水從水管中流出，所以水不會由於例如舌門洩露、廁所水箱破裂或其他缺陷而繼續流出、浪費或洩露。另外，因為計量組件和進水管位於上主體殼體內部並由其隔離，本發明的優選實施方式具有更小的衝水噪音。再者，因為可對進水管和計量組件的高度進行調節以確保進水管中的水被引導到水箱水位線之上的高度，所以本發明符合普通管道工程規範(Universal Plumbing Code)和其他防止虹吸的標準。
至此，雖已對本發明及其優點進行了詳細描述，但應該理解的是，在不超出由所附權利要求限定的本發明的構思和範圍的前提下，可以作出各種改變、替換和變更。本發明可實現多重目的，由於本發明可用於不同目的的不同應用，所以不一定落入所附權利要求範圍內的每一實施方式都應實現各目的。
此外，本申請的範圍不應被本說明書中描述的工藝、機加工、製造、材料組分、手段、方法和步驟的具體實施方式
所限制。如本領域技術人員從本發明的內容可以容易理解到的那樣，本發明可以使用當前已有的或者以後開發出的能實現基本上與文中描述的相應實施方式相同功能的或能達到基本上與其相同的效果的工藝、機加工、製造、材料組分、手段、方法或步驟。因此，所附的權利要求應涵蓋於這些工藝、機加工、製造、材料組分、手段、方法或步驟的範圍內。
權利要求
1.一種用於有抽水設備的廁所的水箱的計量水控制系統，包括進水管，其接收來自水管的水並將水由分流器引導到所述水箱內部；分流器，其引導來自所述進水管的水流以響應於引導的水流產生機械運動；控制閥，其響應於開啟和關閉從所述進水管到所述分流器的水通路的機械開關；機械開關，其響應於由來自所述分流器的水流產生的機械運動，當預定體積的水流過所述分流器時，該機械開關自動關閉所述控制閥；排出管，其接收來自所述分流器的水以將水排到所述水箱；及致動器，其連接到所述廁所的衝水臂並連接到所述機械開關，以使所述開關響應於所述衝水臂的運動開啟所述控制閥，從而使預定體積的水流過所述分流器進入所述排出管。
2.如權利要求1所述的系統，其中，所述進水管通過所述排出管的內部。
3.如權利要求1所述的系統，其中，所述機械開關還包括凸輪，其響應於由來自所述分流器的水流產生的機械運動而運動；及連接到所述致動器的凸輪嚙合器，該凸輪嚙合器使所述控制閥響應於所述致動器的運動而開啟，並使所述控制閥響應於所述凸輪運動的預定範圍而關閉。
4.如權利要求3所述的系統，其中，所述凸輪嚙合器通過開啟所述控制閥的出口使得控制閥開啟，從而使水迫使來自所述進水管的水流過所述分流器；及通過密封所述出口使所述控制閥關閉，以產生防止水從所述進水管流過所述分流器的壓力。
5.如權利要求4所述的系統，其中，所述凸輪嚙合器還與密封臂嚙合，以密封和開啟所述出口。
6.如權利要求1所述的系統，其中，所述致動器被定位成部分處於致動器箱中，該致動器箱約束部分地被保留在其中的致動器。
7.如權利要求1所述的系統，其中，所述機械開關獨立於所述致動器關閉所述控制閥。
8.如權利要求1所述的系統，其中，所述進水管將來自所述水管的水引導到高於所述水箱水位線的高度。
9.一種用於有抽水設備的廁所的水箱的計量水控制方法，包括以下步驟將來自水管的水接收到進水管，該進水管將水引入所述水箱內部；分流來自所述進水管的水，以引導水流以便響應於所述引導的水流產生機械運動；響應於機械開關控制來自所述進水管的水流；提供機械開關，其響應於由來自所述進水管的水流的分流產生的所述機械運動，當從所述進水管流出預定體積的水時，所述機械開關自動防止水從所述進水管流出；將從所述進水管分流出的水排到所述水箱；及提供致動器，其連接到所述廁所的衝水臂並連接到所述機械開關，以使所述開關響應於所述衝水臂的運動使所述進水管流出預定體積的水並將水排到所述水箱中。
10.如權利要求9所述的方法，其中，所述進水管通過將所述進水管的水排到所述水箱中的管的內部。
11.如權利要求9所述的方法，其中，所述機械開關還包括凸輪，其響應於由來自所述分流器的水流產生的機械運動而運動；及連接到所述致動器的凸輪嚙合器，該凸輪嚙合器使來自所述進水管的水響應於所述致動器的運動而被引導，並響應於所述凸輪運動的預定範圍防止從所述進水管流出水。
12.如權利要求11所述的方法，其中，所述凸輪嚙合器使所述控制閥的出口開啟，以使水強迫來自所述進水管的水流過所述分流器；及密封所述控制閥的出口，以產生防止從所述進水管流出的水流過所述分流器的壓力。
13.如權利要求11所述的方法，其中，所述凸輪嚙合器還嚙合密封臂，以密封和開啟控制閥的出口而中止所述進水管流出水或使所述進水管流出水。
14.如權利要求9所述的方法，其中，所述致動器被定位成部分處於致動器箱中，該致動器箱約束部分地被保留在其中的致動器。
15.如權利要求9所述的方法，其中，所述機械開關獨立於所述致動器的操作而操作，以中止水流出所述進水管。
16.如權利要求9所述的方法，其中，所述進水管將來自所述水管的水引導到高於所述水箱水位線的高度。
17.一種用於有抽水設備的廁所的水箱的計量水控制系統，包括進水管，其接收來自水管的水並將水由分流器引導到所述水箱內部；分流器，其引導來自所述進水管的水流以響應於引導的水流使與凸輪配合的輪產生機械運動；控制閥，其響應於使所述進水管的水流到所述分流器和中止所述進水管的水流到所述分流器的機械開關；及機械開關，其響應於由來自所述分流器的水流產生的機械運動，當預定體積的水流過所述分流器時，該機械開關自動關閉所述控制閥。
18.如權利要求17所述的系統，其中，所述機械開關還包括凸輪，其響應於由來自所述分流器的水流產生的機械運動而運動；連接到致動器的凸輪嚙合器，該凸輪嚙合器使所述控制閥響應於所述致動器的運動而開啟，並且其使所述控制閥響應於所述凸輪的運動的預定範圍而關閉；排出管，其接收來自所述分流器的水，以將水排到所述水箱；及致動器，其連接到所述廁所的衝水臂並且連接到所述機械開關，以使所述開關響應於所述衝水臂的運動開啟所述控制閥，從而允許預定體積的水流過所述分流器進入所述排出管。
19.如權利要求17所述的系統，其中，所述凸輪嚙合器通過開啟所述控制閥的出口使所述控制閥開啟，從而使水迫使來自所述進水管的水流過所述分流器；及通過密封所述出口使所述控制閥關閉，從而產生防止所述進水管流出的水流過所述分流器的壓力。
20.如權利要求17所述的系統，其中，所述進水管通過所述排出管的內部，以將所述水管的水引導到高於所述水箱水位線的高度。
21.如權利要求17所述的系統，其中，所述機械開關獨立於所述致動器關閉所述控制閥。
全文摘要
本發明公開了一種用於有抽水設備的廁所的水箱的計量水控制系統，包括進水管，其將水由分流器引導到水箱內部；分流器，其引導來自進水管的水流以響應於引導的水流產生機械運動；控制閥，其響應於開啟和關閉從進水管到分流器的水通路的機械開關；機械開關，其響應於由來自分流器的水流產生的機械運動；排出管，其接收來自分流器的水以將水排到所述水箱；及致動器，其連接到廁所的衝水臂並連接到機械開關，以使開關響應於衝水臂的運動開啟控制閥，從而使預定體積的水流過分流器進入排出管。此外，本發明還公開了一種用於有抽水設備的廁所的水箱的計量水控制方法。利用本發明不會因舌門洩露、廁所水箱破裂或其他缺陷而使水繼續流出進而浪費或洩漏水。
文檔編號E03D9/14GK1886562SQ200480034911
公開日2006年12月27日 申請日期2004年10月1日 優先權日2003年10月1日
發明者威廉·肖 申請人:H2O保護裝置股份有限公司