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Dokumentenidentifikation DE4411992A1 20.10.1994
Titel Druckwasser-Spülklosettsystem
Anmelder W/C Technology Corp., Troy, Michigan, US
Erfinder Martin, Raymond B., Bloomfield Hills, Mich., US
Vertreter Oppermann, E., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 63075 Offenbach
DE-Anmeldedatum 08.04.1994
DE-Aktenzeichen 4411992
Offenlegungstag 20.10.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.10.1994
IPC-Hauptklasse E03D 3/10
Zusammenfassung Ein Druckwasser-Spülklosettsystem enthält einen Sammelbehälter (14) für die Speicherung von Wasser und von unter Druck stehender Luft. Ein Spülventil (16) steuert die Ausgabe von Wasser aus dem Sammelbehälter (14) und umfaßt einen Zylinder (100) mit einem unteren in Strömungsverbindung mit dem Auslaß des Sammelbehälters stehenden Ende, einen Kolben (152), der darin eine obere und eine untere Kammer definiert, einer kalibrierten Bohrung in dem Kolben (152), eine Öffnung in dem Zylinder (100), welche eine Strömungsverbindung zwischen dem Inneren des Sammelbehälters (14) und der unteren Kammer des Zylinders (100) vorsieht, ein an dem Kolben (152) befindliches Ventil, welches normalerweise das untere Ende des Zylinders (100) schließt, um den Wasserauslaß zu schließen, und geöffnet wird bei Aufwärtsbewegung des Kolbens, um den Wasserauslaß zu erlauben, und ein normalerweise geschlossenes Spülventilbetätigungsglied, das geöffnet werden kann, um eine Strömungsverbindung zwischen dem Umgebungsluftdruck und der oberen Kammer in dem Zylinder herbeizuführen, wodurch eine Druckdifferenz über dem Kolben (152) dessen Aufwärtsbewegung und die Öffnung des Ventils herbeiführt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckwasser-Spülklosettsystem entsprechend den Oberbegriffen der nebengeordneten Patentansprüche.

Das hier beschriebene Druckwasser-Spülklosettsystem stellt eine Verbesserung des in unserem US-Patent 4 233 698 offenbarten Systems dar.

Wassererhaltung ist ein Umweltproblem, das zu strikten Kontrollen häuslichen Wasserverbrauchs in vielen Gegenden des Landes geführt hat. Druckwasser-Spülklosettsysteme tragen wesentlich zur Wassererhaltung bei, indem sie verhältnismäßig niedrigen Wasserverbrauch zeigen, verbunden mit hoher Abflußtransportwirksamkeit. Bekannte Systeme bestehen im allgemeinen aus einer Wasserzufuhrgruppe, einem Sammelbehälter, einem Spülventil und einer Spülsteuerung. Die vorgenannten Komponenten sind gewöhnlich innerhalb eines Wasserklosetts installiert und beziehen ihre Energie durch Wasserdruck aus einem Frischwasserzufuhrsystem. Der Zufuhrsystemdruck treibt das Wasser in den Sammelbehälter.

Im Betrieb wird die im Sammelbehälter befindliche Luft nach Maßgabe des Ansteigens des Wasserspiegels zusammengedrückt. Wenn der Druck der komprimierten Luft im Sammelbehälter demjenigen des Frischwasserzulaufs gleich ist, endet der Einlauf von Wasser in den Sammelbehälter, und das System ist betriebsbereit. Wenn die Spülsteuerung betätigt wird, drückt die in dem Sammelbehälter komprimierte Luft das gespeicherte Wasser mit hoher Geschwindigkeit in die Wasserklosettschüssel, wodurch Abfallstoffe daraus mit minimalem Wasserverbrauch weggespült werden. Die Funktion des Sammelbehälters besteht darin, sowohl Wasser als auch potentielle Energie in der Form komprimierter Luft zu speichern. Bei einem gegebenen Leitungsdruck ist die maximal zur Verfügung stehende Austragungsenergie durch den Rauminhalt des Sammelbehälters festgelegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wasserverbrauch zur Spülung einer Toilette zu minimieren, dennoch die Wirksamkeit des Abflußtransports zu maximieren.

Die gestellte Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der nebengeordneten Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und nachstehend ebenfalls erläutert.

Das erfindungsgemäße Druckwasser-Spülklosettsystem zeigt gegenüber bekannten Systemen eine wesentliche Zunahme der Austragungsenergie, ohne daß ein entsprechender Mehrverbrauch an Wasser entsteht. Die Austragungsenergie wird maximiert durch Erhöhung des Volumens und damit der insgesamt vorhandenen potentiellen Energie der Ladung an komprimierter Luft oberhalb des Wassers in dem Sammelbehälter, während der Wasserverbrauch minimiert wird durch zwangsläufiges Schließen eines verbesserten Spülventils.

Das verbesserte Spülventil beinhaltet einen neuen ausbalancierten Kolben, der einen Spülventilzylinder in eine obere und eine untere Kammer aufteilt. Wenn Wasser in den Sammelbehälter eintritt, fließt komprimierte Luft aus der unteren durch den Kolben definierten Kammer durch eine im Kolben vorgesehene Luftdurchtrittsbohrung in die obere Kammer oberhalb des Kolbens, bis ein Druckausgleich über dem Kolben erreicht ist, wodurch eine Kolbenrückstellfeder in die Lage versetzt wird, den Kolben und ein daran befindliches Spülventil in die Schließstellung zu beaufschlagen.

Die Spülsteuerung ist mit der oberen Kammer des Spülventilzylinders verbunden. Wenn die Spülsteuerung geöffnet wird, wird die in der oberen Kammer komprimierte Luft entlüftet, wodurch eine Druckdifferenz über dem Kolben erzeugt wird, die es der Kraft aus der Hauptkammer erlaubt, das Spülventil aufwärts zu schieben. Wenn sich das Spülventil öffnet, wird Wasser aus dem Sammelbehälter mit hoher Geschwindigkeit in die Wasserklosettschüssel ausgetragen.

Einem Schließen oder Abwärtsbewegen des Spülventilkolbens wird anfänglich Widerstand entgegengesetzt durch einen partiellen Unterdruck, der innerhalb der oberen Kammer des Zylinders oberhalb des Kolbens erzeugt wurde infolge der anfänglichen Abwärtsbewegung des Kolbens. Der Spülventilkolben bleibt mit dem daran befindlichen Spülventil in der Offenstellung hängen, bis ausreichend Luft aus dem Sammelbehälter zu der unteren Kammer des Spülventilzylinders und aufwärts durch die Übergangsbohrung in dem Kolben in die obere Kammer des Zylinders geströmt ist, um die Druckdifferenz über dem Kolben aufzuheben, wodurch dem Spülventilkolben und dem Spülventil ermöglicht wird, unter der Kraft der Spülventilrückstellfeder in die Schließstellung zurückzukehren.

Die vorstehende Betriebsweise des Spülventils wird durch ein verbessertes Luftansaugsystem sichergestellt, welches einen Ersatz der bei jedem Spülzyklus verlorenen Luft und der infolge der Absorption in das gespeicherte Wasser verlorenen Luft vorsieht. Darüber hinaus ist das Luftansaugsystem selbstbegrenzend, so daß der Sammelbehälter nicht mit Luft überladen werden kann.

Gemäß einem weiteren Merkmal wirkt ein verbessertes Rückschlagventil als Sicherheitsvorrichtung, die ausschließt, daß kontaminiertes Wasser aus der Toiletteschüssel durch Syphonwirkung in den Sammelbehälter und dann in das Frischwassersystem gelangen kann. In dem Fall, daß sich ein Unterdruck innerhalb des Frischwassersystems entwickelt, der zu einem im Vergleich zu dem Wasserzulaufsystem relativ höheren Druck in dem Sammelbehälter führt, fließt innerhalb des Behälters befindliches Wasser zurück, wodurch sich der Druck innerhalb des Behälters verringert. Wenn der Innendruck innerhalb des Behälters unter den Umgebungsdruck abfällt, öffnet sich das Rückschlagventil und erlaubt den Zutritt von Außenluft in den Behälter, wodurch der Unterdruck aufgehoben und Abwasser daran gehindert wird, aus der Wasserklosettschüssel in den Behälter gezogen zu werden. Die Anordnung des Rückschlagventils oberhalb des Spülventilkolbens schließt die Bildung eines Unterdrucks oberhalb des Kolbens in dem Fall aus, in welchem im Sammelbehälter befindliche Luft vollständig expandiert wird, wodurch ein richtiges Schließen des Spülventils behindert werden könnte.

Vorteile des hier offenbarten Systems bezüglich früherer Systeme sind größere Betriebszuverlässigkeit, höhere Effektivität und geringere Herstellkosten.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 die Ansicht eines nur teilweise geschnitten dargestellten Vertikalschnitts durch ein Druckwasser-Spülklosettsystem,

Fig. 2 die Draufsicht in Richtung des Pfeils 2 in Fig. 1,

Fig. 3 den Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2,

Fig. 4 die vergrößerte Schnittansicht der Einzelheit entsprechend dem Kreis 4 in Fig. 1,

Fig. 5 eine vergrößerte Schnittansicht der Einzelheit des Kreises 5 in Fig. 1 und

Fig. 6 einen abgebrochenen Schnitt einer modifizierten Spülventilbaugruppe.

In Fig. 1 ist ein entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildetes Druckwasser-Spülklosettsystem 10 in betriebsfähiger Verbindung mit einem konventionellen Wasserklosettbehälter 12 dargestellt. Hauptbestandteile des Systems 10 sind ein Sammelbehälter 14, eine Spülventilbaugruppe 16, eine Wassereinlaß- und Luftansaugbaugruppe 18, eine Rückschlagventilbaugruppe 20 und ein Handspülsteuerventil 22.

Wasser wird dem Spülsystem 10 aus einer Druckwasserquelle (nicht dargestellt) durch einen konventionellen, mit Außengewinde versehenen Einlaßanschluß 24 eines Einlaßrohres 26 zugeführt. Der Einlaßanschluß ist in einer passenden Öffnung 28 des Wasserklosettbehälters 12 angeordnet. Das Wasser fließt aufwärts ohne Beschränkung durch das Rohr 26 und dann quer durch eine Leitung 30 (Fig. 2) zu der Wassereinlaß- und Luftansaugbaugruppe 18, welche auf dem Sammelbehälter 14 angebracht ist.

Der Sammelbehälter 14 besitzt eine durch Energieerfordernisse und durch Raumerfordernisse in Verbindung mit dem Behälter des Systems 10 diktierte Größe und Konfiguration. In der offenbarten Ausführungsform besteht der Sammelbehälter 14 aus einem horizontal ausgerichteten Primärtank 32 und einem Paar von aufgesetzten Hilfstanks 33 und 34.

Wie am besten aus Fig. 3 hervorgeht, ist die Wassereinlaß- und Luftansaugbaugruppe 18 auf dem Primärtank 32 des Sammelbehälters 14 angebracht. Ein mit Flansch versehener Montagestutzen 35 ist durch eine Mutter 36 befestigt, die auf einen entsprechenden Außengewindeabschnitt 37 des Montagestutzens 35 aufgeschraubt ist. Der Montagestutzen 35 besitzt auch ein mit Außengewinde versehenes aufrechtstehendes Teil 38 für das Aufschrauben eines mit entsprechendem Innengewinde versehenen Beins 39 eines T-förmigen Wassereinlaßanschlußstücks 40. Das Wassereinlaßanschlußstück 40 besitzt ein mit Innengewinde versehenes Anschlußteil 42, welches die vom Wassereinlaßrohr 26 kommende Leitung 30 aufnimmt, wie auch ein mit Innengewinde versehenes aufrechtstehendes Beinteil 44, das ein Luftansaugventilsystem 48 aufnimmt. Im System befindliches Wasser kann zu jeder Zeit unter dem Systemdruck durch das Rohr 26, die Leitung 30, das T-förmige Einlaßanschlußstück 40 und den Montagestutzen 35 fließen.

Entsprechend einem Merkmal der vorliegenden Erfindung besitzt das Luftansaugventilsystem 48 einen Montageeinsatz 52 mit einem mit Außengewinde versehenen unteren Anschlußteil 53, das in dem mit entsprechendem Innengewinde versehenen Beinteil 44 des T- förmigen Einlaßanschlußstücks 40 aufgenommen ist. Der Einsatz 52 besitzt ein mit Außengewinde versehenes oberes Anschlußteil 55, auf das eine mit entsprechendem Innengewinde versehene Kappe 56 aufgeschraubt ist. Die Kappe 56 weist eine Öffnung 58 für die Aufnahme eines Schafts 60 eines Luftansaugventils 62 auf. Das Ventil 62 besitzt einen sich radial erstreckenden Flansch 64, der normalerweise einem entsprechenden Sitz 66 der Kappe 56 anliegt. Das Ventil 62 ist normalerweise durch den Wasserdruck innerhalb des Systems in die geschlossene Stellung vorgespannt. Wenn der Druck abfällt, wie durch Einströmen in den Sammelbehälter 14, öffnet sich das Ventil 62. Eine Feder 68 wirkt lediglich als Abstandshalter zur Positionierung des Luftansaugventils 62, erlaubt jedoch dessen freie Bewegung, wenn eine Druckdifferenz über das Ventil durch die Einlaßströmung von Wasser hervorgerufen wird.

Ein Rohr 72 erstreckt sich abwärts durch einen Zentraldurchgang 73 in dem Einsatz 52 für die Halterung einer Rohrverlängerung 74. Da sich das Ende der Rohrverlängerung 74 in der Richtung der Wasserströmung in den Sammelbehälter 14 öffnet, saugt die Wasserströmung Wasser aus dem Rohr 72 und verursacht eine Luftdruckdifferenz über dem Ventil 62, welche das Ventil 62 in die Öffnungsstellung spannt, solange wie der Außenluftdruck größer ist als der Luftdruck im Inneren des Sammelbehälters 14. Wenn die vorerwähnte Druckdifferenz vorliegt, wird Luft in den einfließenden Wasserstrom eingesaugt, wodurch auf selbstregulierende Weise Luft in den Sammelbehälter 14 nachgefüllt wird.

Wie am besten aus Fig. 5 zu ersehen ist, besitzt entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung die Spülventilbaugruppe 16 einen vertikal gerichteten Spülventilzylinder 100, der einen oberen mit Außengewinde versehenen Endabschnitt 102 aufweist, welcher in einen mit entsprechendem Innengewinde versehenen Flansch 106 an dem Primärtank 32 des Sammelbehälters 14 eingeschraubt ist. Der Spülventilzylinder 100 ist mit einer ringförmigen Dichtnut 108 für die Aufnahme eines Dichtrings 110versehen, der eine Dichtung zwischen dem Zylinder 100 und dem Flansch 106 des Sammelbehälters 14 herbeiführt. Die Spülventilbaugruppe 16 ist als komplette Baugruppe aus dem Sammelbehälter 14 entfernbar, nämlich durch einfaches Drehen des Zylinders 100 relativ zu dem Sammelbehälter 14, um dadurch eine relative vertikale Bewegung und Freigabe herbeizuführen.

Der Spülventilzylinder 100 ist mit einer mit Außengewinde versehenen oberen Endkappe 112 ausgestattet, die in ein entsprechendes Innengewinde in dem oberen Endabschnitt 102 des Zylinders 100 eingeschraubt ist. Die Endkappe 112 besitzt eine mit Innengewinde versehene Bohrung 114 für die Aufnahme eines Stutzens eines mit Außengewinde versehenen Ellbogenstücks 115. Ein Rohr 116 verbindet das Ellbogenstück 115 mit dem handbedienbaren Spülsteuerventil 22, um eine Spülung des Systems 10 zu ermöglichen, wie nachstehend noch beschrieben wird.

Ein unterer Endabschnitt 128 des Zylinders 100 ist mit einem Paar von Öffnungen 130 und 132 für den Zutritt von Luft und Wasser in das Innere des Spülventilzylinders 100 versehen. Die Öffnungen 130 und 132 befinden sich unmittelbar oberhalb einer Ringnut 134 in dem Zylinder 100, in welche ein O-Ring 136 eingelegt ist. Der O-Ring 136 sitzt auf einem entsprechenden Konussitz 138 an einer Spülventilbuchse 140. Die Buchse 140 besitzt einen Außengewindeabschnitt 142, welcher in eine mit entsprechendem Innengewinde ausgestattete Öffnung 144 in dem Primärtank 32 des Sammelbehälters 14 eingeschraubt ist. Eine geeignete Dichtung 146 bewirkt eine Dichtung zwischen der Buchse 140 und dem Sammelbehälter 14.

Der untere Endabschnitt 128 des Zylinders 10 ist von konischer Konfiguration, um einen ringförmigen Konussitz 150 für die Auflagerung eines sich abwärts erstreckenden umgekehrten Kappenteils 151 eines Spülventilkolbens 152 zu bilden. Das Kappenteil 151 des Kolbens 152 ist mit einer Ringnut 156 zur Aufnahme eines O-Rings 158 versehen, der normalerweise dem ringförmigen Konussitz 150 des Zylinders 100 aufsitzt.

Das umgekehrte Kappenteil 151 des Kolbens 152 ist mit einem Kolbenkopf 160 durch einen zwischengelegenen Hals 161 verbunden. Der Kolbenkopf 160 besitzt eine Ringnut 162 für die Aufnahme eines Lippendichtrings 164 von U-förmigem radialen Querschnitt, der eine gleitbare Abdichtung zwischen dem Kolben 152 und einer Innenwand 166 des Zylinders 100 herbeiführt.

Der Kolben 152 ist normalerweise in Abwärtsrichtung relativ zum Zylinder 100 in die in Fig. 5 gezeigte Stellung durch eine Druckfeder 170 vorgespannt. In dieser Stellung sitzt der O-Ring 158 an dem umgekehrten Kappenteil 151 des Kolbens 152 dem ringförmigen Konussitz 150 an dem Zylinder 100 auf, wodurch der Sammelbehälter 14 gegen daraus erfolgende Abgabe von Wasser abgedichtet ist.

Entsprechend einem Merkmal der vorliegenden Erfindung teilt der Kopf 160 des Kolbens 152 den Zylinder 100 in eine obere Kammer 172 zwischen dem Kopf 160 und der Endkappe 112 und eine untere Kammer 174, die sich unterhalb des Kopfes 160 befindet. Eine Strömungsverbindung ist zwischen der oberen Kammer 172 und der unteren Kammer 174 über eine sich vertikal durch den Kopf 160 des Kolbens 152 erstreckende ventillose kalibrierte Bohrung 180 vorgesehen. Die Querschnittsfläche der Bohrung 180 wird während der Herstellung des Spülsystems 10 sorgfältig kontrolliert, da sie die Wirkungsweise der Spülventilbaugruppe 16 steuert, wie nachfolgend noch beschrieben wird.

Wie am besten aus Fig. 4 hervorgeht, ist die obere Endkappe 112 an dem Zylinder 100 mit einer Vertikalbohrung 190 für die Aufnahme der Rückschlagventilbaugruppe 20 versehen. Die Baugruppe 20 enthält eine zylindrische Patrone 192 für die Lagerung eines vertikal beweglichen pilzförmigen Ventils 194. Das Ventil 194 ist normalerweise gegen einen Konussitz 196 an der Patrone 192 durch eine Schraubendruckfeder 198 vorgespannt, wodurch der Durchtritt von Luft von außerhalb der oberen Kammer 172 des Spülventilzylinders 100 unter normalen Betriebsbedingungen verhindert wird. Falls jedoch eine Luftdruckdifferenz über dem Ventil 194 entsteht, wobei der Luftdruck außerhalb des Behälters 14größer ist als der darin herrschende Luftdruck, öffnet sich das Ventil 194, um Atmosphärenluft eintreten zu lassen, wodurch eine ungewollte Öffnung des Spülventils 16 und das Ansaugen von konterminiertem Wasser in die Wasserzufuhr verhindert werden.

Gemäß einem anderen und am besten aus Fig. 4 ersichtlichen Merkmal wird die Aufwärtsbewegung des Kolbens 152 und des daran befindlichen Kappenventils 151 durch einen Rand 200 an dem Kappenventil 151 unterstützt, welcher, weil er die Austrittsöffnung 129 an dem unteren Endabschnitt 128 des Zylinders 100 teilweise sperrt, hydraulisch durch das aus dem Sammelbehälter 14 ausgetriebene Druckwasser aufwärts verschoben wird.

Das zur Einleitung des Spülens des Systems 10 verwendete Spülsteuerventil 22 ist von konventioneller Konstruktion, z. B. ein Druckknopfventil des Modells 190-0, das von der Firma Mansfield Plumbing Products, Perrysville, Ohio, bezogen werden kann. Das Ventil 22 ist direkt mit dem oberen Ende der Kappe 112 des Spülventilzylinders 100 durch die Rohrleitung 116 verbunden. Wenn geöffnet erlaubt das Steuerventil 22 das Austreiben der komprimierten Luft und irgendwelchen Wassers in der oberen Kammer 172 des Spülventilzylinders 100, anfänglich durch die Expansion der Luft in der oberen Kammer 172 und anschließend durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens 152 infolge der sich darüber einstellenden Druckdifferenz.

Der Auslaß des Steuerventils 22 ist über eine Rohrleitung 193 mit dem Sammelbehälter 14 rückverbunden zu einem Punkt unterhalb der durch den O-Ring 158 bewirkten Auslaßdichtung an dem umgekehrten Kappenventil 151 oder zu dem Inneren des Wasserklosettbehälters 12 für den Auslaß zu der Toilettenschüssel, wodurch jede aus der oberen Kammer 172 des Spülventils 16 ausgetragene Flüssigkeit direkt in die Toilettenschüssel geleitet wird.

Aus Fig. 6 geht eine modifizierte Spülventilbaugruppe 201 hervor, die für die Verwendung mit einem Flushometer-Behälter einer früheren Ausführung entsprechend dem Typ gemäß unserem US-Patent 4 233 698 ausgebildet ist. Die Spülventilbaugruppe 201 besitzt einen vertikal gerichteten Spülventilzylinder 202, der zwischen seinen Enden eine Schulter 204 aufweist, die einer Buchse 206 aufsitzt. Die Buchse 206 weist einen Außengewindeabschnitt 208 auf, der sich durch eine Öffnung 210 in dem Sammelbehälter 14 hindurcherstreckt. Die Buchse 206 nimmt eine kombinierte Mutter- und Buchsenverlängerung 212 auf. Geeignete Dichtringe 214 und 215 bewirken eine Abdichtung zwischen dem Sammelbehälter 14 und der Buchse 206 bzw. zwischen dem Behälter 14 und der Verlängerung 212. Die Buchsenverlängerung 212 erstreckt sich abwärts und sitzt einer Wasserklosettschüssel 216 auf.

Im Betrieb wird unter Systemdruck stehendes Wasser dem Spülsystem 10 durch das Wassereinlaßrohr 26, die Leitung 30, die Wassereinlaß- und Luftansaugbaugruppe 18 in den Sammelbehälter 14 zugeführt. Mit Ansteigen des Wasserspiegels in dem Sammelbehälter 14 wird darin eingeschlossene Luft komprimiert, bis ihr Druck demjenigen der Frischwasserzufuhr gleich ist. Anzumerken ist, daß sofort nach dem Spülen der Luftdruck über dem Kolben 152 der Spülventilbaugruppe 16 wegen der Durchflußbeschränkung durch die kalibrierte Bohrung 180 unausgeglichen ist. Daher sitzt das Kappenventil 151 zunächst nicht dem Ventilsitz 150 auf, wodurch einem anfänglichen Wasserzufluß in den Sammelbehälter 14 ermöglicht wird, abwärts in die Toilettenschüssel zu fließen, um einen gewünschten Wasserspiegel in der Schüssel vorzusehen. Anschließend gleicht sich die Luftdruckdifferenz über dem Kolben 152 aus, und das O-Ringventil 158 an dem Kappenteil 151 des Kolbens 152 wird durch die Spülventilfeder 170 in die Schließstellung gespannt.

Wenn das Spülsteuerventil 22 betätigt wird, wird komprimierte Luft in der oberen Ventilkammer 172 oberhalb des Kolbens 152 in die Atmosphäre entlüftet, wodurch dem Kolben 152 ermöglicht wird, sich gegen die Kraft der Feder 170 infolge der am Kolben anliegenden Druckdifferenz nach oben zu bewegen. Da sich der Kolben 152 und das daran befindliche Kappenventil 151 aufwärts bewegen, entleert sich das in dem Sammelbehälter 14 gespeicherte Wasser durch die Öffnungen 130 und 132 in den Zylinder 100, fließt abwärts an dem umgekehrten Kappenventil 151 an dem Kolben 152 vorbei und abwärts in die Wasserklosettschüssel.

An dieser Betriebsstufe spielen sich drei synergistische Phänomene ab. Erstens übt die Abwärtsströmung von Wasser an dem Kappenventil 151 am Kolben 152 vorbei einen aufwärts gerichteten hydrostatischen Druck auf den Rand 200 desselben aus, welcher der Kraft der Kolbenfeder 170 entgegenwirkt. Zweitens, da die Luft in dem Sammelbehälter 32 expandiert, erreicht ihr Druck Atmosphärendruck, wodurch die Druckdifferenz über dem angehobenen Kolben 152 verringert wird und dem Kolben 152 ermöglicht wird, sich unter der Einwirkung der Kraft der Feder 170 nach unten zu bewegen, wodurch eine Druckminderung in der Kammer 172 oberhalb des Kolbens 152 eintritt. Verringerter Druck oberhalb des Kolbens 152 veranlaßt den Kolben 152 und sein Kappenventil 151 kurz vor dem Schließen der Austrittsöffnung 129 zu "hängen". Drittens wird der Wasserspiegel in dem Behälter 32 bis zu dem Punkt verringert, an dem Luft durch die Öffnungen 130 und 132 und danach durch die kalibrierte Bohrung 180 in den Kolben 152 strömt. Da zu dieser Zeit die Druckdifferenz über dem Kolben 152 verbraucht ist, ist die Spülventilfeder 170 in der Lage, den Kolben 152 und sein angeschlossenes Ventil abwärts zu beaufschlagen, bis sein O-Ring 158 dem Ventilsitz 150 an dem unteren Ende des Zylinders 100 aufsitzt, wodurch die Wasserströmung in die Wasserklosettschüssel beendet wird. Es ist anzumerken, daß die vorbeschriebene Betriebsweise es nicht erforderlich macht, den Sammelbehälter 32 vollständig von Wasser zu entleeren, sondern, im Gegenteil, die Beendigung der Spülaktion wird zwangsläufig gesteuert durch die Geschwindigkeit, mit welcher die Luftdruckdifferenz über dem Kolben 152 aufgezehrt wird, welche wiederum durch die Querschnittsfläche der kalibrierten Bohrung 180 in dem Kolben 152 gesteuert wird. Die Schließgeschwindigkeit des Ventils 151 kann durch Veränderung der Größe der Bohrung 180 beeinflußt werden. Je größer die Bohrung 180 ist, desto schneller wird das Vakuum aufgehoben und desto schneller schließt sich das Spülventil 151. Umgekehrt, je kleiner die Öffnung 180 ist, desto geringer ist die Schließgeschwindigkeit.

Nach Beendigung der Spülaktion wird der Wasservorrat in dem Sammelbehälter 32 aus dem Wasserzufuhrsystem nachgefüllt. Wasser fließt durch das Einlaßrohr 26 und die Leitung 30 zu der Wassereinlaß- und Luftansaugbaugruppe 18. Da Wasser an der Rohrverlängerung 74 in der Luftansaugbaugruppe 18 vorbeifließt, veranlaßt jede Luftdruckdifferenz über dem Ventil 64 dessen Bewegung gegen die Kraft der Feder 68 zur Öffnung des Ventils 62. Luft wird in den Wasserstrom eingesaugt, um den Luftvorrat in dem Sammelbehälter 32 nachzufüllen. Die Nachfüllung erfolgt wegen der Tatsache selbstgesteuert, daß, wenn eine angemessene Luftmenge in den Sammelbehälter 14 eingeführt ist, die Kompression der Luft das Schließen des Ventils 62 veranlaßt.

Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß das erfindungsgemäße Wasserklosettspülsystem eine Verbesserung der bekannten Systeme darstellt, durch (1) Maximierung der Wasserausgabespitzengeschwindigkeit des Systems ohne Erhöhung des Wasserverbrauchs, (2) Bereitstellung einer wirksameren billigeren Spülventilbaugruppe, (3) Bereitstellung einer zwangsläufigen dennoch steuerbaren Spülventilschließung und (4) Bereitstellung eines verbesserten Luftnachfüllsystems. Der Schließbewegung des Spülventils 151 wird durch ein partielles Vakuum entgegengewirkt, das innerhalb der oberen Kammer 172 des Spülventilzylinders 100 oberhalb des Spülventilkolbens 152 erzeugt wird durch anfängliche Abwärtsbewegung des Kolbens. Der Unterdruck wird nur so lange aufrechterhalten, bis genügend Luft aus dem Sammelbehälter durch die Bohrung 180 in dem Kolben 152 in die obere Kammer 172 des Zylinders 100 fließt, um die Druckdifferenz über dem Kolben 152 zu beseitigen.

Wegen des Luftverlustes bei jedem Spülzyklus und der Absorption von Luft in das gespeicherte Wasser sieht das Luftansaugsystem eine Nachfüllung von verlorengegangener Luft vor. Das Luftansaugsystem 18 zieht nur Luft in den Sammelbehälter 14, wenn die durch den "in-bound"-Wasserstrom hervorgerufene Ansaugung größer ist als der Rückdruck innerhalb des Sammelbehälters 14.


Anspruch[de]
  1. 1. Druckwasser-Klosettspülsystem mit

    einem Sammelbehälter (14) für die Speicherung von Wasser und unter Druck stehender Luft,

    einem Wasserauslaß aus dem Behälter (14),

    eine Spülventilbaugruppe (16) für die Steuerung der Wasserausgabe aus dem Wasserauslaß, umfassend

    einen Zylinder (100), der sich vertikal oberhalb des Wasserauslasses in dem Behälter (14) erstreckt und ein unteres Ende (128) aufweist, das mit dem Auslaß des Behälters (14) strömungsverbunden ist,

    einen Kolben (152) in dem Zylinder (100), der darin eine obere und eine untere Kammer (172, 174) definiert,

    eine Bohrung (180) in dem Kolben (152) für die Strömungsverbindung zwischen der oberen und der unteren Kammer (172, 174) in dem Zylinder (100),

    mindestens eine Öffnung (130, 132) in dem Zylinder (100) zur Herstellung einer Strömungsverbindung zwischen dem Inneren des Sammelbehälters (14) und der unteren Kammer (174) des Zylinders (100),

    ein Ventil an dem Kolben (152), das das untere Ende (128) des Zylinders (100) normalerweise schließt, so daß der Wasserauslaß geschlossen ist, und sich bei Aufwärtsbewegung des Kolbens (152) öffnet, um die Wasserausgabe durch den Wasserauslaß zu erlauben, und

    ein normalerweise geschlossenes Spülventilbetätigungsglied, das zur Herbeiführung einer Strömungsverbindung zwischen Umgebungsluftdruck und der oberen Kammer (172) in dem Zylinder (100) bedienbar ist, wobei ein Öffnen des Betätigungsgliedes eine Druckdifferenz über dem Kolben (152) erzeugt, wodurch eine Aufwärtsbewegung desselben und ein Öffnen des Ventils veranlaßt werden.
  2. 2. Druckwasser-Spülklosett-Betätigungssystem mit einem Sammelbehälter (14), einem Wassereinlaß zu dem Behälter (14) und einem Wasserauslaß aus dem Behälter sowie einem verbesserten Spülventil (16) für die Steuerung der Wasserausgabe aus dem Auslaß des Behälters, umfassend

    einen Zylinder (100), der oberhalb des Wasserauslasses vertikal gerichtet ist und ein normalerweise geschlossenes oberes Ende (102) und einen ringförmigen Ventilsitz (150) an seinem unteren Ende aufweist,

    einen Kolben (152) in dem Zylinder (100), der in dem Zylinder (100) eine obere und eine untere Kammer (172, 174) definiert,

    ein Ventil (151, 156, 158) an dem Kolben (152), das normalerweise dem Ventilsitz (150) des Zylinders (100) aufsitzt und den Wasserauslaß schließt,

    mindestens eine Öffnung (130, 132) in dem Zylinder (100) zur Herstellung einer Strömungsverbindung zwischen dem Inneren des Sammelbehälters (14) und der unteren Kammer (174) in dem Zylinder (100) und

    eine Bohrung (180) in dem Kolben (152) für die Strömungsverbindung zwischen der oberen und der unteren Kammer (172, 174) in dem Zylinder (100) für die Steuerung der Bewegung des Kolbens und der Wasserausgabe aus dem Sammelbehälter (14).
  3. 3. Luftsauger für den Sammelbehälter (14) eines Druckwasser- Klosettspülsystems, umfassend

    Mittel für die Einleitung eines Wasserstroms in den Sammelbehälter (14) in einer vorbestimmten Richtung,

    ein hohles Luftansaugrohr (72, 74) mit einem offenen Ende, das in dem Wasserstrom angeordnet ist und sich in der vorbestimmten Richtung öffnet,

    eine Luftansaugöffnung (58) an dem entgegengesetzten Ende des Luftansaugrohrs (72, 74), die in Strömungsverbindung mit der Umgebungsluft außerhalb des Behälters (14) steht, und

    ein Ventil (62), das die Luftansaugöffnung (58) normalerweise schließt, jedoch zur Freigabe der Öffnung (58) beweglich ist, um den Zutritt von Umgebungsluft zu gestatten, wenn eine vorbestimmte Luftdruckdifferenz über dem Ventil (62) infolge der am offenen Ende des Rohres (72, 74) vorbeistreichenden Wasserströmung auftritt.
  4. 4. Druckwasser-Klosettspülsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Rückschlagventilbaugruppe (20), umfassend einen mit der oberen Kammer (172) in dem Zylinder (100) und der Umgebung des Sammelbehälters (14) strömungsverbundenen Durchgang und ein den Durchgang normalerweise schließendes Ventil (194), das nur durch eine Druckdifferenz über dem Ventil in die Schließ- Stellung gedrückt ist.
  5. 5. Druckwasser-Klosettspülsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Feder (170), durch die der Kolben (152) und das daran befindliche Ventil normalerweise in die Schließstellung gedrückt sind.
  6. 6. Druckwasser-Klosettspülsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil einen zylindrischen Rand (200) aufweist, der sich normalerweise durch den Auslaß des Sammelbehälters (14) in den aus dem Wasserklosett ausgegebenen Strom erstreckt, zur Erzeugung einer hydrostatischen Kraft auf den Kolben (152), die der Kraft der Feder (170) entgegengerichtet ist.
  7. 7. Druckwasser-Klosettspülsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülventilbaugruppe (16) aus dem Sammelbehälter (14) als Baugruppe entfernbar ist.






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