座便器的一個改進方案的制作方法
【專利說明】座便器的一個改進方案
[0001] 本發明專利屬于日用衛生潔具領域。具體來說涉及對沖洗管道與環形管道與水封 補水設計改進。 技術背景
[0002] 座便器的發明使用已有兩百多年。在人們沒認識到節水的重要性之前，座便器一 次沖洗的用水量一般二十多升，座便器的沖洗管道的設計與工藝都比較粗糙。自二十世紀 九十年代起，人們對便器節水性能的要求越來越高，座便器的設計越來精細，工藝越來越復 雜。
[0003] -款好的座便器的必須是：沖凈性能、節水性能與外觀都好。好的沖凈性能需要有 好的水箱配件、進水管道與沖洗管道設計。進水管道位于座便器上部，它包括與水箱出水口 相連的直管道與之連接的環形水道。好的進水管道要求內部用平滑，施釉光潔，盡可能的減 少流水阻力；其次，環形水道上的出水孔要的大小適當、分布置合理。座便器沖洗管道設計 是座便器設計的關鍵，它的優劣決定座便器的性能優劣。按照沖洗方式的不同，座便器可分 成兩類：虹吸式與沖落式。虹吸式的優點是沖洗干凈，管道內部沒有污垢積存。要虹吸性能 好，必須做到在沖洗開始后，盡可能快、盡可能徹底地把便器沖洗管道內的空氣驅趕出去； 在沖洗的過程中要盡可能地防止空氣從便器排污口下端進入沖洗管道。為了設計出性能好 的虹吸管道，人們做了許多改進與巨大努力。在現有的座便器中，圖1展示了虹吸式與沖落 式座便器的沖洗管道示意圖。在虹吸式沖洗管道上，它的路徑是精心地加長許多，口徑大小 也刻意地加以改變（圖中未有標）。顯然，這種管道提升了虹吸性能，但也增加了管道的長 度與阻力與制作的難度。此外，多數虹吸式座便器都增加了噴射虹吸技術。它加大了水流 的沖力，提高了虹吸性能。虹吸噴射管應是一個比較標準的管狀水道，但世界上只有少數幾 家知名的大公司掌握它的制作工藝。其他數廠家不得已，所采用的辦法是：在座便盆的前 部增加了一個水層，然后在水層的下端發開一個出水孔。這種模擬噴射管雖然改進了座便 器的性能，但與真正的噴射管比性能就差許多。沖落式座便器的缺點是：在沖洗過程中容易 產生死角，形成污垢積存。另一方面，為了加大沖洗力，沖落式座便器的便盆的水封面距地 面的較低，以求加大水流的落差；封水面較小，大便容易粘在便盆壁上，往往需要人工洗刷 座便器。此外有些沖落式座便器的沖洗管道采用了比較復雜路徑設計。
[0004] 本發明專利的內容
[0005] 本發明專利是在發明專利《增強虹吸法蘭》的支撐下，公開一種座便器的沖洗管道 設計與環形水道的優化設計。
[0006] 優化設計的理論依據。專利配件'增強虹吸法蘭'（簡稱虹吸法蘭）為座便器沖 洗管道設的優化計奠定了技術基礎。虹吸法蘭可以簡單地描述為，它的上部與普通座便器 法蘭一樣。差別僅在于：普通座便器法蘭的出口口徑?彡70_ ;而虹吸法蘭的出口 口徑與 沖洗管道的流水截面互相匹配，? S 50mm;虹吸法蘭的出口下端有IOmm的直段，這個直端 上密封地緊固著一個長約70mm的塑料薄膜管（稱為虹吸薄膜管），虹吸薄膜管外套有硬塑 料保護管。虹吸法蘭的特有功能是：在沖洗便器時，只要沖洗水流進入虹吸薄膜管，它內部 空氣壓就小于虹吸薄膜管外部的氣壓（伯努利定理）；薄膜管外部的空氣壓力就把虹吸薄 膜管管壁向內壓縮，直到虹吸薄膜管與水流面接觸并吸附在水流表面上，隨水流的變化而 變化。這就使得在沖洗的過程中空氣不可能從虹吸法蘭的出水口進入沖洗管道，這種狀態 將一直保持虹吸破裂，空氣從便盆內進入沖洗管道。由此，只要虹吸薄膜管的柔軟性選擇合 理，安裝虹吸法蘭后一般座便器，包括沖落式，都會有遠遠超過現行虹吸式座便器的虹吸性 能。這就是說，安裝虹吸法蘭后，現行的虹吸式座便器在沖洗管道所采用的虹吸技術與噴射 管就不僅不需要，而且要對其進行優化，或者叫簡化。
【附圖說明】 圖1是目前世界上沖落式與虹吸式坐便器的沖洗管道（又稱排污管道）的最新最流行 的設計簡圖； 圖2是本發明專利提出的坐便器沖洗管道的整體封水部分的優化設計方案圖； 圖3是本發明專利提出的坐便器（不再區分沖落式與虹吸式）沖洗管道的優化整體設 計圖； 圖4是本發明專利提出的環形水道設計的優化部分的設計圖。
[0007] 發明的特征
[0008] 本發明專利公開一種新型座便器設計，這類座便器除滿足各項沖洗功能指標外，
[0009] 其特征在于：
[0010] 1、這種新型座便器不再區分虹吸式與沖落式。這種優化設計的實質是：根據管道 釉面的光滑度，選擇一個適當大的曲率（管道的施釉越光滑，管道的曲率就可大些；釉面較 差管道曲率就要小些）來控制沖洗管道的設計：管道任何部位的曲率都要小于或等于所選 定的曲率。釉面光滑度接近便器可設計一個如圖2所示的通用的整體存水彎管道段（簡稱 存水彎）。把存水彎與座便器的排污空用直管道與圓弧管道光滑、最短地地連接起來就組成 了便器的沖洗管道。圖3是一個墻孔距為300mm的沖洗管道示意圖。
[0011] 2、新型環形水道。現有的座便器，盡管環形水道上的出水孔各有不同，但它們有一 個共同點是：啟動排水閥后，環形管上的所有出水孔幾乎同時往外流水，關閉排水閥后又幾 乎同時停止流水。由于各種流量大的排閥的出現，本發明專利提出分化水流的概念與實施 方案。人所共知，便器的沖洗過程除需要用水流來完成沖凈與污水輸送的各項功能外，還有 一項水封補水功能。前者要求水的流速高、流量大；而后者僅僅要求補足所需的水量即可。 沖洗過程的開始與結束階段，水流的沖洗能力很小。本發明引入新型環形水道來分化兩種 不同用途的水流，稱為水流分化。
[0012] 新型環形水道的特征在于：新型環形水道底層的前端與后端分別有一個長約 10-15cm與3-5cm的凸起段，突起的高度約3cm (假定環形水道的空腔高約4cm)。這就說在 凸起處空腔高度為lcm。在這兩個凸起段的底層，貼座便器外壁隔開寬約0.5-lcm的孔隙 (稱為矩形排水孔），長度分別為l〇-15cm與3-5cm。圖4是矩形排水孔的豎直剖面圖。在 環形水道的其他部分，按照間隔I. 5-2cm開一個? S 3_傾斜角為45°排水孔。這樣的環 形水道稱為優化環形水道。
[0013] 優化性能的描述。在沖洗過程中，優化環形水道的出水狀態如下。在剛打開排水 閥到環形水道內水的高度低于3cm這段時間內，環形水道內的水只能從圓形斜出水孔緩緩 流出。假定排水閥的排水流量相當大，很短時間環形管道內就充滿水。而且，在排水閥關閉 之前，環形水道內的水有一定壓力的。因而，在排水閥關閉之前，大量的水從兩個矩形水孔 與各個圓孔同時高速流出。當排水閥關閉后，矩形排水孔很快就停止排水。隨即，便盆內水 位的迅速下降，虹吸爆破。在這段過程中，排出的水流量量大、流速高，其功能是清洗便器并 完成污水輸送。在虹吸爆破后，環形水道中水繼續緩緩的流入便盆，并存留在便盆內，稱之 為水封補水。如果補水量不夠，可通過補水管或其它方式補足。這種設計方式與現在流行 的環形水道的設計比較，用等量的水，優化設計后，沖洗時間短，沖洗強度與輸送性能力都 有較大提高。圖3是3cm的矩形排水孔的豎直剖面圖。
[0014] 3、自補水優化。基于特征2,可以進行如下拓展。座便器的后部，從座便器的進水 口到環形管道之間由一個約8x 30cm的直水道。水道之外還有約30cm2空間沒有利用。如 果把之水道向外拓展，把直水道變成一個深約4cm的水池。（從水箱排出的水從后部進入水 池，從前端流向環形水道。）那么，在排水關閉后，這個是池內存有約1升的水。加上環形 管道內的存水，可達到1. 5升左右。如果座便器的水分水量在1. 5升左右，就可實現自動補 水。水行進水閥上的補水裝置就可不要。這也可以消除大解后補水總要有部分浪費。
[0015] 新型座便器的實效。
[0016] 依據上述分析和我們已進行過實驗，可以斷定：一個廠家如果采用本發明與虹吸 法蘭，它所制作新型座便器的沖洗性能與節水性能將簡大大超越它以前所生產的任何座便 器。如果這個廠家已生產的座便器可以達到4/6升節水；那么他制作的新型座便器一定可 達到或超過3/4. 5升的水平。
【主權項】
1. 本發明專利是在發明專利《增強虹吸法蘭》的支撐下，公開坐便器的沖洗管道、環形 水道與水封自補水的改進設計。
2. 權利要求1所述沖洗管道改進設計，其特征在于：這種新型座便器不再區分虹吸式 與沖落式。根據管道釉面的光滑度，通過對比試驗選擇一個適當的曲率（管道的施釉越光 滑，圓弧管道的曲率就可大些；釉面較差的圓弧形管道曲率就要小些），設計一個通用的整 體存水彎管道段（簡稱存水彎）。而后把存水彎與坐便器的排污孔用直管道與圓弧管道光 滑、最短地連接起來。
3. 權利要求1所述的環形水道的改進設計，其特征在于：新型環形水道底層的前表 面部分與后面部分的中間分別有一個長約10-20cm與5-lOcm的凸起段，凸起的高度約 3cm(假定環形水道的空腔高約4cm)。這就說在凸起段空腔高度為lcm。在這兩個凸起段的 底層，在貼近坐便器外壁處開寬約0. 5-lcm的孔（稱為矩形出水孔），長度分別為10-20cm 與5-lOcm。在環形水道的其他部分，按照間隔1.5-2cm開一個Φ= 3mm傾斜角為45°度出 水孔。這樣的環形水道稱為改進環形水道。
4. 權利要求1所述自補水改進設計，其特征在于：坐便器的后部，從坐便器的進水口到 環形管道之間由一個約8x30cm的直水道。水道之外還有約30cm 2空間沒有利用。如果把 之水道向外拓展，把直水道變成一個深約4cm的水池。（從水箱排出的水從后部進入水池， 從前端流向環形水道。）那么，在排水閥關閉后，這個池內存有約1升的水。加上環形管道 內的存水，可達到1. 5升左右。如果坐便器的水分水量在1. 5升左右，就可實現自動補水。
【專利摘要】本發明屬于日用衛生潔具領域。具體來說涉及一類對沖洗管道與環形管道與水封補水進行了改進設計的座便器。本發明公開了坐便器的沖洗管道改進設計。在這種改進設計中，不在區分虹吸式與沖落式在。沖洗管道包括了一個存水彎，而后把存水彎與便器的排污出口用直管與圓弧形管道按照最短的方式連接起來。新型環形水道可以把從環形水拍出的水按照功能的不同，分為沖洗與輸送用水與水封補水用水。新型坐便器具有自補水功能。如果把一種現已生產的坐便器的沖洗管道與環形水道該為本發明的改進設計并安裝虹吸法蘭，這種改進的坐便器的沖洗性能與節水性能將大大超過改進前的水平。舉例來說，一款已生產的4/6升坐便器改進后就可到達一級或超4.5/3升的水平。
【IPC分類】E03D11-18, E03D11-13
【公開號】CN104727419
【申請號】CN201410804363
【發明人】劉德輔
【申請人】劉德輔
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2014年12月19日