一套新式便器及設計方法
【專利摘要】本發明公布了一套新式便器及設計方法。本發明涉及家用、各種場所衛生間及火車、輪船、飛機、汽車等各種交通、運輸、軍事工具的座便器、蹲便器、男用小便器應用【技術領域】。本發明便器采用活塞直接與便器口密封，便器活塞可隨噴水夾層軸管向下移動，然后沖洗并旋轉，節約了大量用水，整套便器包括重力轉換裝置、儲水噴水缸筒，可以實現人方便后自動對便器沖水，而且對于人方便時間長短，可以對清洗便器提供不同數量水流。同時，對于收集利用人類排泄物的工作，由于排泄物含水量大大降低，也可降低環衛工作量，提高排泄物質量。整套便器的采用，可對社會產生不可估量的有益效果。
【專利說明】一套新式便器及設計方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及家用、各種場所衛生間及火車、輪船、飛機、汽車等各種交通運輸工具的座便器、蹲便器、男性小便器應用【技術領域】。
【背景技術】
[0002]現代城鎮家庭及公共場所座便器、蹲便器大多采用沖水方式，對水消耗巨大，極為浪費，而且由于有存水彎原因，便器里總有存水，大便時經常會往屁股上濺水；有時沖洗不干凈、向上返排泄物，沖水主要采用手按或腳踏方式實現沖水。
[0003]目前用量最大交通工具火車上的蹲便器，用水量較大，主要也是采用手按或腳踏發式實現沖水。
[0004]幾乎所有沖水便器沖水直接采用自來水或具有一定壓力的水源。
【發明內容】
[0005]本發明為一套新式種節水便器及設計方法。
[0006]本發明便器主要包括便器體、儲水、噴水缸筒和重力控制裝置三大部分，是一個包含了多項發明的總發明。
[0007]本套便器，可以極大解決便器沖水浪費水、公共場所衛生難維護或維護成本高、下水道易堵塞等問題，降低對排泄物利用難度和處理工作量。
[0008]本便器活塞(15)直接與便器口密封，不用水對便器管道密封，活塞面積較大，便器無人用時，活塞頂住便器口，穩定密封軸管(29)頂端外壁一圈凸起密封(13)與活塞缸筒下端內壁一圈凸起密封(14)也密封在一起。活塞頂部有密封帽(5)密封住活塞與噴水軸管(27)上部間的縫隙，隔絕便器通道內外空氣流通，密封帽大體是錐體結構，頂端一小部分是球面結構，活塞下部與噴水軸管接近的一段有直線軸承￠)，活塞表面下端有一圈凹陷
(4)，便器盆、便器通道內壁都有細細的噴水孔(22)，便器上口還有一圈噴水縫隙(3)，在人方便離開后，都可噴出細細、薄薄的高壓水流，另外便器口還有少數的、在人方便前向便器活塞噴水的噴水孔(2)，克服噴水前活塞表面干燥，降低大小便與活塞粘連厲害的問題。
[0009]便器有人方便時，便器活塞是密封住便器口的，人方便的大、小便幾乎全部落到活塞上，活塞的凹陷對大小便到達活塞密封的、緊挨的便器內壁有一定阻擋作用，人方便結束離開后，便器活塞利用高壓水流，通過便器缸筒被下移至便器管道較粗位置，大、小便也就被向下移至便器管道較粗位置，活塞也同時隨缸筒快速旋轉起來、同時便器體的噴水孔的高壓水流也噴向便器活塞、缸筒、活塞上的噴水軸管上端部分，活塞快速轉動時，活塞上的大、小便受離心力飛離活塞表面，大、小便不可避免的有的落到通道內壁上、有的兩端便器通道底部，旋轉的缸筒和噴水軸管把水旋轉著噴向管道內壁，把落到通道內壁的大、小便沖到通道底部。
[0010]本發明便器沒有存水彎，活塞密封便器口，接收全部大、小便，然后由活塞將大小便下移至通道，快速旋轉，大小便受離心力和相對的旋轉高壓噴水沖擊，完成便器沖洗。[0011 ] 便器與傳統便器相比，將水源較高勢能充分利用，且采用如此結構特點，使便器節約了大量用水。
[0012]本發明便器的應用方案，除本人之前被公開的專利申請外，與現有技術相比，具有多種突出顯著特點--第一，克服了科學偏見性，因為傳統絕大多數便器都是水封固定氣味；第二，活塞具有多種功能；第三，通道內設置了噴水孔；第四，便器沖洗主要是旋轉方式。
[0013]本發明便器，除了以上技術特點，更是有節約大量用水的顯著成果。
[0014]本發明便器體，具有人方便前向便器活塞噴少量水的特點，利于便后的沖洗干凈，而且人方便離開后，活塞到達便器口下方通道內，由于便器口采用設置一圈細細的噴水縫，使薄薄的噴水由便器盆下口沿著便器盆與便器通道間的便器頸部結構位置向下沖洗，使便器頸部沖洗更干凈，然后這圈薄薄的噴水又噴在活塞上，活塞是旋轉著的，提高了水的利用價值。
[0015]本發明節水的顯著特點，與便器的儲水、噴水裝置、重力轉換裝置也有重要原因。
[0016]便器儲水、噴水裝置主要由固定壓力缸筒(207)、缸筒活塞(208)、缸筒彈簧
(211)、彈簧上端支架(209)、缸筒管道閥門、拉線、進出水管道等組成，還包括具有一定壓力的水，特別強調不需要電源。
[0017]缸筒進出水管道包括兩條進水管道(203、216)、兩條出水管道(601、604)、連通管道(202)，管道上有過濾濾芯(213)、自力流量調節閥(205)、管道控制閥(616、115、617)。
[0018]出水管道￠01)通過進水管道(216)的一段管道與缸筒(207)連通，兩進水管道通過中間管道(202)連通。
[0019]便器重力轉換裝置主要包括壓板(114)、重力內傳導管(103)、外傳導管(105)、直線軸承(102、107)、拉線(111)及其控制的閥門(115、616、617)，拉線(112)、固定底座(106、101)、分別穩定兩傳導管的固定板(113、109)、滑輪(110)。裝置頂部是壓板(114)，下方與重力內傳導管(103)頂部相連，傳導管(103)下方內側與固定底座(101)外側是直線軸承與軸結構，直線軸承內側有鋼珠(102)，傳導管下方外側有彈簧(104)，彈簧底部頂著固定底座，傳導管(103)外側有外傳導管(105),傳導管(105)上方外側與固定底座(106)上部內側是軸與直線軸承結構，直線軸承內側有鋼珠(107)，傳導管外側有彈簧(108)，彈簧底部頂著固定底座(106)，兩重力傳導管先、后上下位置的移動分別帶動兩拉線先、后移動，實現對管道閥門的控制，內外傳導管底部可向下穿透或穿入固定底座，拉線(111)具有在受到一定拉力后可伸長的特征，為了降低裝置成本，直線軸承可省去。
[0020]本發明重力轉換裝置設計方法，由多個或多組重力傳導管或柱組成，配備相應彈簧、拉線、使各傳導管或柱先后或同時受重力或壓力，可通過實施一次壓力，帶動各拉線運動，實現先后或同時控制多個或多組閥門或開關的控制，為了使裝置較穩定，可以使用直線軸承，根據需要，拉線可具有一定伸縮特征。
[0021]重力轉換裝置還可根據需要采用帶有螺旋傳動絲杠的方法，具體是:裝置包括一螺旋絲杠螺桿(130)、螺桿下部置于固定于底座的軸承(132)內，裝置頂部壓板(133)與一重力傳導管(134)相連，傳導管上部內側與絲杠螺母(131)外側相貼，傳導管與螺母可相對上下運動，但不能相對旋轉，也不能與固定底座(139)相對旋轉，壓板受力下移，壓板內側彈簧(137)被壓縮，當壓板底面與螺母(131)上表面接觸后，壓力使螺母下移，螺母下彈簧(138)也被壓縮、螺母不能旋轉，從而使絲杠(130)旋轉，壓板下移可實現與傳導管(134)相連的拉線(135)拉緊、還可實現對纏繞在螺桿(130)下端的拉線(136)拉緊，實現裝置控制目的，裝置也可增加直線軸承提高裝置穩定性。
[0022]裝置采用螺旋絲杠的方法，有利于實現裝置在豎直、上下方向降低移動距離、滿足多種工況需要。
[0023]當人方便時，人體重力對壓板施加壓力，進水管道開始進水，進入缸筒的水量由裝置壓板所受壓力時間、缸筒最大容量限制，當壓板所受壓力消失，缸筒內水經過缸筒出水管道噴出，實現對便器自動沖洗。為了克服由于人們體重不同和進水壓力不同對缸筒活塞拉桿作用力的不同，在缸筒外進出水管道安裝自力流量調節閥(205)，使缸筒出水、噴水量在預定范圍之內。
[0024]當重力轉換裝置用于各種便器時，由于人體重力對壓板作用時間的不同，裝置缸筒所進入的水量可以不同，尤其是女性小便時，人體重力對壓板作用時間較短，缸筒只進入較少水量，人離開后，實現了自動、節水沖洗。
[0025]裝置實現對小便后便器節水沖洗，對便器節約大量的用水關系重大。
[0026]本發明裝置，利用人體重力轉換產生動力，節省了電源控制系統，成本更低。由于重力控制，人方便后離開，便器自動沖水，可以避免公共場所便后無人沖洗的弊端，提高衛生環境，降低打掃衛生工作量。
[0027]同時，對于對收集利用人類排泄物的工作，由于排泄物含水量大大降低，也可降低環衛工作量，提高排泄物質量。
[0028]采用本發明成套便器，含水極少的人類大小便得到充分利用，直接簡單利用作為肥料，可以生產出綠色食品或有機食品，其多方面的社會意義是不可估量的，如果城市把人類大小便排污通過與現有下水通道分開，單獨使用另一通道，然后集中，產生沼氣利用，其多方面的社會意義更是不可估量的。
[0029]對于便器的沖洗、定期清洗，本便器裝置也可采用水蒸氣或其它高壓氣體，如水蒸氣沖洗、清洗，可實現更佳省水、清潔目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]圖1是便器從自然靜止到人剛對重力轉換裝置產生作用力時狀態結構簡圖
[0031]圖2是便器噴水時結構簡圖
[0032]圖3是重力轉換裝置靜止時儲水、噴水缸筒結構簡圖
[0033]圖4是儲水、噴水管道上自力開關閥門不受水壓時結構圖
[0034]圖5是一種重力轉換裝置靜止時結構簡圖
[0035]圖6是重力轉換裝置采用螺旋傳動絲杠結構靜止簡圖
[0036]圖7是便器儲水、噴水缸筒取消活塞拉桿拉線后結構簡圖
【具體實施方式】
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[0037]現以人方便之前到方便離開便器運轉過程舉例說明【具體實施方式】:
[0038]當便器上沒有人時，活塞(15)靜止密封于便器口處，與活塞相連的缸筒(7)和便器兩噴水管(27、28)處于靜止狀態。
[0039]便器儲水、噴水裝置的噴水管道(604)上閥門(617)打開，自來水管道(203)上閥門(115)關閉，缸筒(207)出水管道(601)上閥門(616)關閉，缸筒活塞(208)位于缸筒最底端，缸筒內活塞上部充滿著水(212)。
[0040]重力轉換裝置處于靜止狀態。
[0041]當有人方便時，人體重力使重力內傳導管(103)向下方底部移動，并帶動重力傳導拉線(111)開始移動，與拉線相連的閥門(616)、閥門(115)、閥門(617)隨之改變狀態，當傳導管(103)向下剛剛接觸到外軸管(105)時，閥門(616)打開、閥門(115)打開、閥門(617)關閉，此時傳導管(103)繼續下移，帶動傳導管(105)同時下移，拉線(111)具有伸縮性，傳導管(103)繼續下移不會影響與拉線相連三閥門狀態，閥門(616)被打開后，管道
(203)的具有一定壓力的水通過管道(601)閥門(616)到達便器活塞潤濕噴水孔(2)，向活塞(15)噴出少量水。
[0042]閥門(616)主要由外力控制閥門開閉的閥門球(612)、移動塞子(607)、固定塞子
(606)、壓縮彈簧￠08)、塞子擋塊(609)組成，移動塞子(607)有水通道￠10)、固定塞子有通道￠11)，兩塞子被水頂在一起時，其接觸面可滲透極少量水。
[0043]閥門(616)在關閉時，移動塞子會被彈簧頂在遠離固定塞子一端，緊挨擋塊(609)，如果閥門￠16)由關閉至打開，來自移動塞子方向的壓力水流，會頂著移動塞子
(607)的彈簧被逐步壓縮，有少量的水從通道￠11)經過的片刻后，移動塞子(607)被水推至與固定塞子(606)接觸的位置，通道(611)被大體上被封堵，因為管道(203)的水能向噴水孔(2)方向滲透極少量水。
[0044]同時，傳導管(105)下移使拉線(112)拉動拉桿(210)，使缸筒(207)活塞(208)上移，缸筒內水受到活塞向上作用力，由于管道(203)的閥門(115)打開，管道(216)上有止回閥，水只能由管道(202)流向缸筒(207)下方，活塞(208)上的水通過管道(202)到達缸筒內活塞(208)下方似直。
[0045]由于人在重力轉換裝置壓板上作用力時間的不同，缸筒管道有自力流量調節閥
(205)，缸筒加水量很少受經自力流量調節閥調節后的水壓力影響，主要受人對重力轉換裝置作用力時間的影響，但超過設置最長時間，缸筒上壁與活塞緊密接觸后，就達到缸筒最大加水量，不再受時間影響。
[0046]自力流量調節閥可以將由于人體重力不同和管道自來水壓力的不同而產生單位時間水流量控制在預定范圍之內，具有及其重要作用。
[0047]拉桿(210)使缸筒內活塞(208)向缸筒頂部移動過程，缸筒上方彈簧(211)被壓縮。
[0048]在人方便過程中，噴水系統加水完成。
[0049]當人離開后，重力內傳導管(103)向下壓力迅速消失，彈簧(104)回復使傳導管
(103)上移，拉線(111)縮短，內傳導管迅速向上復位，缸筒管道閥門(616、115、617)內置彈簧迅速回復:自來水管道(203)上閥門(115)關閉、出水管道(601)閥門(616)關閉、出水管道(604)閥門(617)打開。外傳導管(105)向下壓力也隨即消失，彈簧(108)回復使外傳導管向上移動，拉桿(210)所受拉線拉力消失，所以拉桿(210)受彈簧(211)回復力下移，活塞同樣具有向下的彈簧(211)回復力，缸筒活塞向下受回復力及受由管道(203)流出、流經管道(216)、管道￠01)的具有壓力的水流向下壓力，使缸筒內活塞下的水迅速由管道(604)流向便器。
[0050]出水管道(604)里的水迅速到達密閉容器(26)，水容器內有可轉噴水軸管(28)，軸管下管口在水箱里，水又迅速由管口進入軸管，到達軸管出水口(9)，軸管(28)外有另一噴水軸管(27)，兩噴水軸管組成一夾層噴水軸管結構，噴水口(9)是內軸管(28)頂端向外伸出外軸管(27)外壁的管口、與軸管夾層不通，進入軸管(28)的水不會進入兩軸管間夾層，出水口(9)上、下方有活塞(8、10)，活塞(8)與軸管(27)固定，可隨軸管(27)與便器管道內缸筒(7)相對上下移動，活塞(10)固定于缸筒(7)內壁，可隨缸筒(7)在軸管(27)外壁移動，當水由出水口(9)進入缸筒內腔體(11)后，由于夾層軸管不能上下移動，水的壓力使缸筒(X)按指定豎直方向向下移動，到達指定位置。
[0051]缸筒(7)與便器活塞(15)相連，所以缸筒帶動活塞同時向下移動到指定位置。
[0052]活塞(10)下端有彈簧(19)，彈簧下端有彈簧底座(12)，彈簧底座是類似活塞結構，此底座固定于軸管(27)上，可與軸管(27) —起與缸筒(7)做上、下相對移動，底座(12)上有至少兩條凸起，在缸筒(7)內壁有距離最短等于缸筒(7)受水壓下移距離的凹陷，此凹陷與凸起對應，使底座和缸筒不能做相對旋轉，為防止底座和缸筒相對旋轉，也可使底座和缸筒沒有凸起和凹陷，采用底座(12)與缸筒(7)上距離至少等于缸筒下移距離的、和底座
(12)相對應的非圓柱形結構。
[0053]便器缸筒(7)向下移動到指定位置后，缸筒底部密封(14)與便器穩定密封管(29)頂部密封(13)變成分離狀態，穩定密封管(29)與噴水管(27)外壁間有穩定軸承(17)。
[0054]缸筒(7)外壁有小噴水孔(21)，噴水孔遠小于噴水口(9)，缸筒受水壓迅速向下到達指定位置并由噴水孔(21)向便器管道內壁噴出水流(23)。
[0055]密閉容器(26)與泵室(24)有管道(604)連通，容器(26)與泵室(24)內水壓基本相等，因為便器缸筒所有噴水孔(21)面積之和遠小于進水管道面積，缸筒(7)下移到最底端后，泵室水壓升高，水流在泵室使葉輪開始旋轉，葉輪與噴水軸管(27)底端固定連接，泵室內葉輪上部有軸管(27)進水口和通往便器體管道(604)的進水口，由管道(604)進入泵室的水使葉輪旋轉后由葉輪下方到達葉輪上方，由此水流帶動噴水夾層軸管組及缸筒(7)旋轉，缸筒又帶動活塞(15)旋轉，水流到達葉輪上方，水流迅速由軸管進水口進入噴水管夾層，并到達此時活塞(15)以上的、軸管(27)的上部分，水迅速由軸管上部的噴水孔(20)噴出，同時，水流迅速進入泵室外便器體噴水管道￠04)，由便器體噴水孔(22)迅速噴出。
[0056]此時，便器體、便器口、便器通道所有噴水孔高壓水流(23)同時噴向旋轉的便器噴水軸管頂部錐形結構(5)、便器活塞(15)、便器軸管(27)的活塞(15)以上部分、便器管道內缸筒(7)，便器口噴水縫隙(3)也噴出薄薄水層(23)，沖洗便器盆與便器通道間頸部內壁，再沖向旋轉的活塞(15)，同時旋轉的便器軸管活塞(15)以上部分噴水孔(20)和缸筒
(5)上噴水孔(21)向便器管道噴出高壓水流(23)，同時進行便器全方位動態沖洗。
[0057]便器在缸筒(207)的水噴完的瞬間完成清洗。
[0058]水噴完后，便器泵室葉輪和噴水軸管停止旋轉，缸筒(7)內活塞(8、10)間水壓消失，缸筒(7)和活塞(15)受彈簧(19)回復力向上迅速移動，活塞到達便器口位置，活塞
(15)被彈簧(19)彈力緊緊密封于便器管道口處，保持靜止，與活塞相連的便器管道內缸筒
(7)處于靜止狀態，便器內穩定密封管(29)頂部密封(13)與缸筒(7)底部密封(14)受彈簧(19)彈力緊緊密封在一起，使便器管道內與管道外空氣實現隔絕、相互密封
[0059]缸筒(207)內活塞(208)處于缸筒內下端位置，彈簧(211)向下頂著拉桿(210)。
[0060]管道(601)閥門(616)關閉后，閥門內移動塞子和固定塞子的接觸面可滲透極少量水，閥門內部作用在移動塞子上的水壓逐漸變小至消失，在彈簧(608)作用下，移動塞子回到了離固定塞子最遠的位置。
[0061]當便器需氣體清洗，將缸筒(207)出水管道也就是便器進水管道(604)接上水蒸氣，便可實現氣體對便器的高質量、消毒清洗。
[0062]如果沖洗便器的水壓強度要求不高，可以取消便器儲水、噴水缸筒(207)活塞拉桿的拉線(112)、彈簧(211)、支架(209)、以及重力轉換裝置的外傳導管(105)、直線軸承
(107)、固定底座(106)、固定板(109)、拉線(112)經過的滑輪(110)、彈簧(108)，同時缸筒取消管道(216、601、604)上的止回閥，使便器結構簡單。
[0063]便器有人方便時，閥門(115)打開，缸筒活塞(208)兩側同時受到來自管道(216)和管道管道(203)的相同水壓強，由于活塞上邊有活塞拉桿(210)，活塞下邊活塞受力比活塞上邊受力相比，大出活塞拉桿截面積所受水壓力，活塞上下受水力壓差大于活塞重力及活塞拉桿與水箱摩擦力，活塞(208)向缸筒頂部移動，活塞上部的水由管道(216)流出、同時水進入活塞下方的缸筒位置，并且在人們方便時間沒超出設定最長時間范圍內，隨人方便時間不同，缸筒加水量不同。
【權利要求】
1.一種便器儲水、噴水缸筒，主要包括密閉壓力缸筒(207)、活塞(208)、活塞拉桿(210)、缸筒進、出水管道，其特征是還包括連通管道(202)，在缸筒活塞(208)與缸筒壁組成的密閉壓力缸筒(207)外有進水管道(203、216)、出水管道出04、601)，活塞拉桿與活塞相連，穿過缸筒，進水管道(203)上有閥門(115)，出水管道(604)上有閥門(617)，出水管道(601)通過進水管道(216)的一段管道與缸筒(207)連通。
2.如權利要求1所述缸筒兩進水管道，其特征在于進水管道(203)與出水管道(601)之間有連通管道(202)。
3.如權利要求1所述缸筒進出、水管道，其特征在于進水管道(216)上有止回閥(206)，其特征還在于由閥門(616)控制的出水管道(601)，與便器活塞的潤濕噴水孔⑵相通，由閥門(617)控制的管道(604)與噴水縫隙(2)、噴水孔(22)相通。
4.一種便器體，主要包括便器體噴水通道和噴水口、便器活塞(15)，其特征是噴水口包括少數和管道(601)相連的噴水孔(2)，噴水縫隙(3)和其它普通噴水孔(22)，其特征還在于便器口有一圈細細的噴水縫隙(3)和少數便器活塞潤濕噴水孔(2)，噴水縫隙、噴水孔(22)與閥門(617)所在出水管道(604)相連，噴水孔(2)與閥門(616)所在出水管道(601)相連。
5.如權利要求4所述一種便器體活塞，其特征是活塞表面周圍有一圈凹陷(4)。
6.如權利要求4所述一種便器體活塞，其特征是活塞下端有一直線軸承(6)。
7.一種便器管道閥門(616)，其特征是閥門包括閥門腔體、閥門內移動塞子(607)、固定塞子￠06)、壓縮彈簧￠08)、塞子擋塊￠09)，所述移動塞子(607)上有水通道￠10)、固定塞子上有通道￠11)，所述固定塞子與擋塊固定在腔體內壁，移動塞子與固定塞子之間有壓縮彈簧￠08)，移動塞子一側有固定在腔體內壁的擋塊￠09)防止塞子(607)被彈簧彈出，擋塊兩塞子接觸面被水壓在一起時，水可以從接觸面有少量滲透。
8.一種重力自動控制便器噴水裝置的控制裝置，其特征在于主要包括壓板(114)、重力內傳導管(103)、外傳導管(105)、拉線(111)及其連在一起的閥門(115、616、617)，拉線(112)、固定底座(106、101)，所述裝置頂部是壓板(114)，下方與重力內傳導管(103)頂部相連，傳導管下方外側有彈簧(104),彈簧底部頂著固定底座,傳導管(103)外側有外傳導管(105)，傳導管外側有彈簧(108)，彈簧底部頂著固定底座(106)。
9.如權利要求8所述裝置，其特征還在于傳導管(103)下方內側與固定底座(101)外側是直線軸承與軸結構，傳導管(105)上方外側與固定底座(106)上部內側是軸與直線軸承結構。
10.如權利要求8所述裝置拉線、閥門，其特征在于拉線(111)具有一定伸縮性，和拉線連在一起的閥門(616)與出水管道(601)是相應的，其特征還在于和拉線(111)在一起的閥門(617)與出水管道(604)是相應的。
【文檔編號】E03D9/16GK104234154SQ201410510534
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月29日 優先權日:2014年2月10日
【發明者】王永強 申請人:王永強