水箱 【技术领域】
本发明涉及一种用于马桶套件中的水箱以及出口阀部件。该水箱在美国被称为冲水箱。
本发明主要用于重力冲洗水箱(即非虹吸式)，下面将参考本申请对其进行描述。
背景技术
在水箱中使用溢流管是已知的。溢流管允许水从水箱中流到马桶或地板上，而不会引起任何溢流或者虹吸倒流。当水箱的水由于施加在水箱进口阀上的负压而回流到主供水系统时，就会发生虹吸倒流。例如，突发的水能够引起虹吸倒流，使水从一个高层建筑的卫生管道系统排出。在溢流情况下使水箱中的水位上升到溢流管顶部之上，这将大大增加了虹吸倒流发生的风险。许多国家的管理机构都要求水箱中在溢流溢出水平面和任何一个水箱开口之间存在一个空气分离间隙，在该处可能发生虹吸倒流。然而，这种安排并不可取，因为溢流溢出水平面大大高于溢流管的顶部，这极大地增加了水箱最小高度，从而减少了安装使用。
已知的溢流管依赖于在其顶部的一个大的开口，从而最大化溢流管的流速，从而最小化溢流溢出水平面。然而，出口阀本身也必须被设计成能够允许水以一个相对高的流速从溢流管通过的结构。这降低了设计的灵活性并增加了出口阀所需的最小尺寸。
已知的水箱出口阀在较高的安装位置运行时同样存在性能问题(例如在天花板上)。其中的一个问题是一个较快的输出流速导致出口阀过早关闭。这种过早关闭主要由两个问题所引起。第一，在溢流管内部流动的冲水水有效地形成了一个塞子，在此处离开水箱的水施加一个负压(例如，虹吸作用)，这使的阀门关闭。第二，该水流同样将作为阀的浮力来源的空气从管中移走，并因此降低了阀的整体浮力，导致其过早关闭。
另外一个性能的问题是在冲水过程中空气被困在在水箱底部和马桶后部之间的冲水管中。该空气形成了一个空气锁，限制冲水水的流速，直到出口阀关闭并允许被困住的空气离开水箱。这将导致在冲水最后释放的水的快速脉冲，导致出现飞溅、噪音并降低马桶的清除能力。
另外一个已知的出口阀的性能问题是，它们会在冲水的后期制造咕噜的噪音，这是因为空气通过文丘里效应被向下吸入到溢流管中并进入冲水管内部。咕噜噪音的产生是由于水不断地关闭和随后重新打开溢流管底端。
为了解决上述问题，针对不同的安装配置，水暖工通常需要使用一系列不同尺寸的限制器去限定通过出口阀的流速。虽然这些可以解决如上所述的一些问题，该限制器也对整个马桶的清除性能有影响，并且需要测试和误差检测，以确保找到最佳的解决方案。
发明目的
本发明的目的在于实质上克服或至少改善上述缺点中的一种或多种缺点。
【发明内容】
因此，第一方面，本发明提供了一种水箱，包括：
一水箱槽，具有一预定的最大填充水位；
一溢流管，具有一个高于预定的最大填充水位的入口，和一出口；和
一帽，其具有与溢流管入口水平向外地和垂直向上地分隔开的最下部边缘。
所述溢流管和帽优选基本上为圆柱形。
所述帽优选为基本上扁平的、最优选为圆形的顶部，以及最优选基本为圆柱形的依赖于此的侧壁。
所述水箱槽优选包括一个底座和一个延伸通过水箱槽底座的溢流管，该溢流管最优选具有一个在槽底座下方的溢流管出口。
帽的最下部边缘优选位于溢流管入口之上5mm。帽的最下部边缘优选位于溢流管入口水平向外10mm。
第二方面，本发明提供一个水箱，包括：
一个具有一个冲水出口孔的水箱槽；
一个溢流管，具有一与在预定的最大大充水位之上的大气相通的上端，和一下端；
一个冲水管，与冲水出口孔流体连通；
一个出口阀，可以打开或关闭冲水出口孔；
一个出口管，位于下方并且与出口阀流体连通；和
一个通气管，具有一与溢流管下端流体连通的上端，以及一延伸至出口管内的下端。
通气管优选在出口管内延伸到至少一定程度，从而在水箱冲水时在出口管内形成实质上的层流。
通气管下端优选在出口管内延伸到至少一定程度，从而在水箱冲水时在通气管下端的下面形成一不闭合的气袋。
通气管下端优选在出口管内延伸到至少一定程度，从而在通气管下端的出口管流过的流体并没有在出口管的整个截面上延伸。
通气管的长度优选大约是出口管直径的3到4倍。通气管的直径优选大约是出口管直径的1/3。
通气管优选可从溢流管上端插入到溢流管内。溢流管的上端优选大于溢流管的下端。溢流管的上端优选与溢流管的下端接合。
第三方面，本发明提供一个水箱出口阀组件，包括：
一个溢流管，具有一与预定的最大正常水箱水位之上的大气相通的上端，和一下端；
一个冲水管，与水箱冲水出口孔流体连通；
一个出口阀，可以打开或关闭冲水出口孔；和
一个通气管，具有一与溢流管下端流体连通的上端，以及一延伸至出口管内的下端。
【附图说明】
本发明的优选实施例将在下文中通过举例的方式参照附图进行描述，其中：
图1示出了水箱第一实施方式的正视截面图，其填充到了预定的最大正常水位。
图2示出了图1中的水箱在溢流状态开始时的视图。
图3示出了图1中的水箱在由溢流状态下形成的虹吸作用时的视图。
图4示出了水箱第二个实施方式的正视截面图，其具有一关闭的出口阀。
图5示出了图4中的水箱在打开出口阀后的视图。
图6示出了一个类似于图4所示的水箱在打开出口阀后的视图，但是没有通气管；和
图7示出了图6中的水箱在半冲时的视图。
【具体实施方式】
图1到3示出了一种具有槽10的水箱8的实施方式。图1示出了被到达预定的最大正常水位14的冲水水12填满了的槽10的视图。一个位于槽10内部的溢流管16，其具有一上部的入口18和一下部的出口20。槽10的底部具有一由阀座21限定的出口孔，这通向一个出口栓22。该栓22通过一个减径管25连接到一个冲水管24上。所述冲水管24通过一个座便器或者小便器连接到主要的排水设备上，这是本领域技术人员所熟知的。
附图标记26所示的一个出口阀，与栓22相邻并位于其上。出口阀26包括一个浮子26a、一个出口密封26b和一个出口密封锁紧螺母26c。
所述水箱8具有一基本上圆柱形的帽28，该帽28具有最下部的边缘30。边缘30与溢流管入口18水平向外地和垂直向上地分隔开。换句话说，帽28的最下部边缘30比溢流管入口18高并绕溢流管入口18的周围延伸。
现在描述水箱8在溢流情况时的操作。如上所述，图1示出了被到达最大正常水位14的水填充的水箱8的视图。在槽10中有这样的水量时，溢流管入口18比水位14高。
图2示出了水箱8中，水位14从最大正常水位升高并且如箭头32所示，开始从溢流管入口18溢出到溢流管16内部，之后到达溢流管出口20的视图。溢出水之后主要通过冲水管24和马桶或小便器流到下水道。
图3示出了在水箱8中，在达到溢流管16的最大流量后且整个溢流管16的横截面积全部被水填满时的视图。这在管16内部形成了一个虹吸现象。当发生虹吸现象，帽28阻止空气进入溢流管16并且破坏虹吸。帽28因此有利地增加了溢流管16的流量，它利用了离开溢流管16的水的势能将水从槽10中通过虹吸作用吸到溢流管16中。例如，如果槽10大约250mm深，帽28的最下部边缘30位比溢流管入口18高5mm，就有255mm的水位差把水吸到溢流管16里。但是，没有帽28的相同的设备只能提供5mm的水位差将水吸到溢流管入口18。因此，这个带帽的设备理论上比类似的无帽设备在排空槽的能力上更有效50倍。该理论上的改进在实践中并没有达到，因为有其他因素限制水流。但是仍然达到了明显的改进。
所述帽28同样将水流到溢流管16的溢出水位限制到相当于帽最下部边缘30的水平，直到达到溢流管16的最大虹吸容量。
所述帽28同样给水箱8提供了一些其它优点。第一，帽不影响水箱冲水和回填的操作。第二，由于虹吸管的使用，帽在溢出水平性能上有显著的流动改进，这增加了安全性和设计因素。第三，帽降低了溢流管顶部(即入口)上方的溢出水平高度，从而实现更紧凑的水箱设计，因此改善了安装应用。最后，帽提高了设计的灵活性，因为它允许使用具有更多流动限制的较小的溢流管。
所述水箱8’的第二个实施方式如图4到7所示。同样的部件用与图1到3所示相同的附图标记表示。水箱8’包括一个通气管32，其具有一与溢流管出口20流体连通的上端34以及一延伸到冲水管24内的下端36。
现在参照附图4和5对冲水时水箱8’的操作进行描述。图4示出了槽10中填充的水达到预定了最大正常水位14的视图。为了开始冲水，利用按钮或者杠杆(未示出)来操作一个提升器(同样未示出)提升溢流管16。这同样提升了密封26b使其离开阀座21。如图5所示，这使得水通过出口栓22和冲水管24退出槽10。困在浮子26a中的空气提供浮力，使出口阀26保持开启。当出口阀26释放浮力时，既因为水位下降也因为一些机械作用，出口阀26下降同时密封26b与阀座21结合，从而停止水流。然后水箱8’被一个入口阀(未示出)回填，准备另一次冲水。该冲水操作是本领域的技术人员所熟知的。
如图5所示，通气管32的下端36在冲水管24内延伸至一定程度(深度)，从而层流在此形成。这阻止了水流回到通气管32和溢流管16中，并且因此有利地阻止前面讨论的过早关闭的问题。
图6示出了在缺少一个通气管时发生的等效情况(例如水回流到溢流管16内)。
另外，流出槽10的水由于重力作用而加速。随着水流速的增加，因而在冲水管24内部占用了一个较小的横截面积，因此在通气管32下方形成永远不会关闭的气袋38。这允许在冲水管24内的空气通过溢流管16退出，并因此有利地克服前面讨论的空气锁问题。这导致了在整个冲水过程中形成一致的流速。另外，通气管32下端36永远不会被水完全关闭，前面讨论的咕噜的噪声问题也不会出现。
图7示出了在缺少一个通气管时发生的等效情况(即水关闭了溢流管16的下端)。
尽管本发明已经参照优选实施方式进行了描述，本领域的技术人员可以领会的是本发明可以以其它的形式实现。例如，溢流管、帽和通气管可以不是圆柱形并且可以是任何截面形状。