水压式马桶冲洗机构
文献发布时间：2023-06-19 19:28:50
本申请是以下申请的分案申请：申请日：2019年12月18日；申请号：201911308678.5；发明名称“水压式马桶冲洗机构”。
技术领域
背景技术
一种最常见类型的抽水马桶具有水箱，该水箱高出马桶缸。水箱通常会占用可能用于其他目的的空间。水箱相对于马桶缸的相对高度给出了水箱中水的势能密度相比马桶缸高度处水的势能密度之差，从而在马桶缸的高度产生水压。该水压提供了产生有效冲洗的能量和动力。需指出，高位水箱中水的势能完全来自家庭用水压力。
然而，如果将家用水管以最简单的方式直接连接到马桶缸，而不是通过高位水箱的间接路径连接，则冲洗通常弱得多，并且对于典型的家用管路来说，冲洗效果不足。
由于能量和质量的守恒，以及在间接路径中(首先是从间接路径到高位水箱到马桶缸的路径)水失去能量的机会更多的事实，因此人们可能会期望将管道直接连接到马桶缸以产生更强的冲洗，即以更多的能量和动量冲洗。
以上两段构成了悖论。通过认识到以下事实来解决该悖论：(1)当水在马桶上游的管路中快速流动时，能量损失是由于例如快速流动的水和管道之间的摩擦以及快速流动的水在管道中的弯曲中产生的湍流；以及(2)家用管道的狭窄程度意味着，在没有水箱的情况下，需要冲洗的水在冲洗命令和应完成冲洗的时间之间要经过长的长度。
让我们为马桶的需求和家用水管的标准能力提供定量值。在通过家用水管的直接路径中(而不是经由高位水箱)，从家用水管中冲洗水的初始位置到马桶缸的距离可能相对较长。标准冲洗为在一秒钟内冲洗八(8)升水。八(8)升占用直径25mm的管道超过16米，或者占用直径12.5mm的管道超过63米。这些距离比带有高位水箱的标准马桶中水箱和马桶缸之间的距离长得多，这意味着，相比之下，水必须更快地运动才能产生足够的冲洗。长距离还可能意味着管路可能需要弯曲才能适合给定的空间；管路中的这些弯曲会在流动的水中造成额外的能量损失。
让我们检查动力学。标准最低水压约比气压高1或2个大气压；典型且理想的水压约为4或5个大气压。有时水压可能高达8个大气压。典型的家用水管的损坏阈值可能约为10个大气压。
例如，让我们假设：一种装置，其具有1个大气压的相对较低的水压；直径12.5mm的管道；效率为100％的泵，管道中无摩擦；并且水箱相对于马桶缸所在的水平地板与马桶入口的高度相同。我们将使用巴而不是大气压来进行计算；一(1)个大气压等于1.013巴。管道可用的力为
标准冲洗为1秒钟8升。8升重8公斤。那水重量的加速为
a＝力/质量
＝(12kg m/s
＝1.5m/s
如果水从零速度开始，那么该加速度在一秒钟的冲洗时间内将使水流过
(1/2)a t
＝0.75m
＝75cm
75厘米的长度不足以在12.5mm直径的管道中移动足够的水量，其中，冲洗水量占用从管道到马桶缸的管道的63米。即使是8个大气压或10个大气压的水压(接近于典型的12.5mm管道的家用管道可以承受的极限)，也不足以在一秒钟内产生8升的标准冲洗量。在直径为25mm的管道中，其中8升的水占用16米的管道，最小标准水压为太小以至于无法提供足够的冲洗的数量级(即约为10倍)，并且实际家庭用水压力的上限(8或10个大气压)仅在足以进行冲洗的足够压力的余量内。
可以预期到泵效率低下和摩擦会降低流速百分之几十。如果水箱位于马桶入口的下方，则由于需要克服重力，流动可能会大大减慢。
以上计算表明，使用家用水管和马桶缸之间最简单的直接连接，标准的家用水系统无法产生足够的冲洗。(即使当前尚未获得，相同的计算也指出了可能的结果。)
为了产生足够的冲洗，必须采用不同的配置。靠近马桶缸(即最常见的家用马桶)的升高水箱是一种用于使水更靠近马桶缸以为冲水做准备，并用于储存和释放来自家用供水中的水的压力的能量中的一些的配置。这种配置的缺点在于，升高的水的位置可能会令人讨厌并且占用空间。
另一种配置是使家用水管直接通向马桶缸，并且在马桶缸上游的水管中具有电动泵，以增加水压并从而提高水的加速度和速度，从而使得在需要的时间中有足够大的水量来冲洗。这种配置的缺点在于，通电会增加配置的复杂性。
发明内容
根据一个方面，提供了一种为抽水马桶的装置。用于冲洗的水从水箱中抽出。水箱不必在马桶上方升高，并且不仅依靠由于升高产生的势能和由升高产生的压力而将冲洗水压入马桶缸中。定位水箱的位置使得冲洗水从水箱到马桶缸的路径比在没有水箱的情况下从水管到马桶缸的冲水路径更短。当来自输入水源(其被加压)的阀打开时，水通过泵从水箱被推进到马桶缸。泵由机械动力(通常不是由电机)驱动，并且机械动力从外部水管的水压中获得。水箱中的冲洗水由相同的外部供水补充。
与简单地从外部水管打开水龙头并将水从管中排空到马桶缸中(这趋向于会导致冲洗不足)相比，该装置的水路相对较短并且间接的动力传递减少了能量消耗，并因此可以给予足够强的冲洗。因为水箱不需要像常规冲水马桶中那样升高，所以水箱可以位于更有利的位置，诸如在马桶缸的后面、旁边或下方，这可以节省很多空间并且可选地使马桶在视觉上更令人愉悦，并且没有架空的水箱和管道。
根据一个方面，提供了一种抽水马桶，其包括：马桶缸；
第一水导管，其包括第一导管-第一端和第一导管-第二端；
第二水导管，其包括第二导管-第一端和第二导管-第二端，以及；
至少一个由水驱动而不由电力驱动的水泵；其中：
第一导管-第一端可操作地连接到包括加压水的外部水管；
第一导管-第二端被定位成允许向水泵提供加压水；
第二导管-第一端可操作地连接以接收来自水泵的水；
其中，水泵定位在马桶缸的近侧并在马桶缸和地板之间，并且其中，马桶被配置为使得水对至少一个泵的作用允许每秒冲洗至少6升。
一些实施例还包括至少一个非电动的水驱动的水轮机；以及
马桶被配置为允许水流过第一导管以驱动至少一个水驱动的水轮机；
至少一个水驱动的水轮机可操作地连接到至少一个水泵，从而使得来自至少一个水驱动的水轮机的机械动力可驱动至少一个水泵。
在一些实施例中，至少一个水驱动的水轮机选自由以下组成的列表：
冲击式水轮机，
反作用水轮机及其组合。
在一些实施例中，至少一个水泵独立地选自以下列表：
正排量泵，
往复泵，
旋转泵，
旋转动力泵，
离心泵，
混流泵，
径向泵，
及其组合。
在一些实施例中，动力总成定义了从至少一个流体驱动的水轮机到至少一个泵的操作连接，并且其中，动力总成包括选自以下列表的多个互连的物项：
齿轮，
具有抗扭刚度的金属丝，
具有抗扭刚度的杆，
链条，
非弹性带，以及
非弹性金属丝。
在一些实施例中，水对至少一个泵的作用允许每秒冲洗至少8升。
一些实施例还包括水箱，并且马桶缸包括杆，并且水箱至少部分地包围或部分包裹马桶缸的杆。
一些实施例还包括水箱，以及在水轮机与至少一个泵之间的可渗透隔板，
马桶，其被配置为允许防止水箱中的水的涡旋、湍流或其他运动降低水轮机对至少一个泵或泵对水轮机的性能。
在一些实施例中，至少一个水轮机和至少一个泵都浸入水中并且都以相似的方式搅动水。
一些实施例包括多个单元，每个单元包括至少一个水轮机中的一个水轮机和至少一个泵中的一个泵。
在一些实施例中，至少一个泵通过在冲洗时间之前将水注入其中而可灌注。
一些实施例还包括第一阀，其中，在排空泵时，通过闭合阀防止水进入泵，从而防止了泵上的背压。
在一些实施例中，第二导管包括通常为常闭(NC)的第二阀，马桶被配置为允许在再灌满至少一个泵的同时将NC阀闭合，以允许在至少一个泵中恢复压力的累积。
在一些实施例中，第二导管包括通常为常闭(NC)的第二阀，马桶被配置为允许在再灌满至少一个泵的同时，NC阀保持打开一段时间以允许持续的较弱的冲洗一段时间。
一些实施例还被配置为允许控制较弱的冲洗被延长或缩短。
在一些实施例中，第一导管包括浮子和由浮子控制的主阀，马桶被配置为当水箱中的水位到达浮子时允许主阀闭合，从而使至少一个水轮机保持在水箱中的水位以上。
在一些实施例中，第二导管包括一个或多个止回阀，其能够防止废物到达至少一个泵。
一些实施例还包括除湿器。
提供本发明内容以简化形式介绍概念的选择，这些概念将在下面的附图说明和具体实施方式中进一步描述。本发明内容并不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。
附图说明
附图通过示例而非限制的方式大体上示出了本文档中讨论的各种实施例。
为了图示的简单和清楚起见，附图中所示的元件未必按比例绘制。例如，为了呈现清楚，元件中的一些的尺寸可能相对于其他元件被放大。此外，附图标记可以在附图之间重复，以指示对应或相似的元件。附图在下面列出。
附图中所示的元件的数量绝不应被解释为限制性的，并且仅用于说明性目的。
图1以侧视截面图示出了马桶实施例的示意图，其中，水驱动的水轮机定位在第一导管中，并且单独的水泵由水轮机驱动并定位在第二导管中。
图2a以侧视截面图示出了与图1所示的马桶类似的马桶的实施例的示意图。
图2b以侧视截面图示出了类似于图1所示的马桶的另一马桶实施例的另一示意图。
图3a示出了马桶的实施例的外部透视图，其中水轮机-泵筒被设计为位于马桶缸和地板之间。为了提供水轮机-泵筒的清晰视图，未示出水箱。
图3b示出了类似于图3a所示的实施例的马桶的另一实施例的外部透视图；
图3c示出了另一马桶实施例的外部透视图，其包括除湿器。
图3d示出了另一马桶实施例的外部透视图，其包括盖。
图4a示出了包括组合式水轮机和水泵的马桶实施例的示意性侧视图截面图。
图4b示出了另一实施例的示意性侧视图截面图，该实施例包括水泵而没有水轮机。
图4c示出了包括组合式水轮机和水泵的又一实施例的示意性侧视图截面图。
具体实施方式
我们在背景技术部分中已经表明，将标准的家用水管直接连接到马桶通常不会提供足够的冲洗。然而，这些相同的计算结果表明，如果在冲洗时将大部分冲洗水定位在更靠近马桶缸的地方，而不是当时所有水都在家用管路中开始的情况下，标准的家用加压水供应将具有充裕的动力以在足够短的时间内将足够量的水推入马桶缸中以产生足够的冲洗。
使用水压产生机械动力已有历史。大多数人都知道水车和风车已被用于驱动磨房。除此之外，还有许多不再知名的水力机械，它们在电力变得更容易获得时已被电力代替。到19世纪末，技术尤其取得了重大进步，并且技术的使用也有所增长。详细信息中的一些可以在以下链接中找到：
通过实施以下一项或多项措施，有机会提供一种马桶，以更充分并且更好地使用家用加压供水中存在的能量，并改善浴室中的空间使用：(1)缩短冲洗水需要行进的距离，(2)减少浪费的能量，(3)使用更大的能量效率来改善冲洗效果，以及(4)使用改善的冲洗效果以避免需要水箱升高，以及(5)改善马桶的人体工程学。
背景技术部分中的计算表明，如果将待冲洗的水带到马桶缸的约一米之内，则标准的家用水压可提供足够的动力，以在一(1)秒内产生八(8)升的充足标准冲洗。
参考图1，根据一个方面，提供一种冲水马桶1，其包括：
(a)马桶缸31；
(b)第一水导管12，其包括第一导管-第一端14a和第一导管-第二端14b；
(c)第二水导管32，其包括第二导管-第一端34a和第二导管-第二端34b；
(d)至少一个水泵23，每个泵23是水动的并且不是由电力驱动，以及
(e)水箱21；
其中：
(i)第一导管-第一端14a可操作地连接到包括加压水(未示出)的外部水管11；
(ii)第一导管-第二端14b被定位成允许将加压水提供到水箱21；
(iii)第二导管-第一端34a可操作地连接以从水箱21接收水；
(iv)第二导管-第二端34b被定位成允许用来自水箱21的水冲洗马桶缸31；
(v)至少一个水泵23，每个水泵23独立地定位在水箱和/或第二水导管32中；
(vi)马桶1被配置为允许至少8L/秒的冲洗进入马桶缸31中，以及
水箱21被定位在马桶缸31的近侧，使得水对至少一个泵23的作用对于允许至少8L/秒的冲洗是必要的。马桶1及其中的部件不是电动的，而是马桶1完全由水压提供动力。
允许每秒至少8升冲洗的配置包括使用适当尺寸和结构的部件来进行这种冲洗，这将在下面进一步讨论。
水箱21可以定位在升高的位置，即相对于马桶缸31搁置在其上的地板。水箱21在马桶缸31上方，以促进冲洗或帮助使冲洗能力达到每秒至少8升。
然而，在一些实施例中，马桶被配置为完全或主要由加压水对马桶的水力部件(例如水泵)的作用来向冲洗提供动力；水箱被放置在靠近马桶缸的位置，例如，水箱可以搁置在地板上，在某些实施例中，水箱至少部分地包围或甚至部分包裹着马桶缸的杆15。就马桶的紧凑性而言，这种设计可以是人体工程学的并且是最经济的。
现在转向示出各种实施例的图1至4c。根据一个方面，提供了一种为抽水马桶(1、1a、1b、1c、1d、1′a、1′b、1′c)的装置。图1示出了具有关于部件的最少详细信息的装置。图2a至图4c示出了具有更高特异性的装置，尽管在这些图中重点关注部件的详细信息意味着在附图中的一些中并非所有部件都是可见的。
从水箱(21、21′、21″、21a′、21b′、21c′)中抽出用于冲洗的水。水箱(21、21′、21″、21a′、21b′、21c′)不必在马桶缸(31、31a′、31b′、31c′)上方升高，并且不仅仅依赖于由于升高产生的势能以及由升高产生的随之而来的压力而将冲洗水压入马桶缸(31、31a′、31b′、31c′)中。
第一导管可操作地连接到外部水管11。操作连接可以允许冲洗。例如，在一些实施例中，可以通过按钮(29、29a′、29b′、29c′)来激活冲洗机构20。可以提供阀(25、25′、25″、25a′、25b′、25c′)，该阀使第一导管(12、12′、12″、12a、12b、12a′、12b′、12b″、12c′、12c″)通向外部(通常是家用)水管(11)。家用供水为加压的，因此当第一导管(12、12′、12″、12a、12b、12a′、12b′、12b″、12c′、12c″)至马桶(1、1a、1b、1c、1d、1′a、1′b、1′c)是打开的——即未被闭合的阀(25、25′、25″、25a′、25b′、25c′)阻塞——水被推入水箱中。来自水流的能量由水轮机(22、22′、22″、22″′)收集，并且在作用在水轮机上之后，水进入水箱(21、21′、21″、21a′、21b′、21c′)中。
参考图1、2a和2b，在一些实施例中，有动力总成24，其将动力从水轮机(22、22′、22″、22″′)传送到泵(23、23′、23″、23″′)。
参考图1、2a和2b以及4a、4b和4c，泵(23、23′、23″、23a′、23b′、23″′)将水从水箱(21、21′、21″、21a′、21b′、21c′)推进通过排空到马桶缸(31、31″′、31a′、31b′、31c′)的第二导管(32、32′、32″、32a′、32b′、32c′)。被推入水箱(21、21′、21″、21a′、21b′、21c′)中的水将废料从马桶缸(31、31″′、31a′、31b′、31c′)中洗出通过排水孔(33、33″′)进入排污管(13、13a′、13b′、13c′)中。
优点
本文描述的一些马桶实施例可以以以下方式减少能量需求和能量损失。水箱(21、21′、21″、21a′、21b′、21c′)可以将待冲洗的水保持在相对于马桶缸(31、31″′、31a′、31b′、31c′)而言不一定升高的位置。在许多实施例中，水箱(21、21′、21″、21a′、21b′、21c′)的最佳位置可以在马桶缸(31、31″′、31a′、31b′、31c′)的后面和/或下方，其在许多实施例中本身靠近墙壁(10、10a、10b、10c)。该布置比带水箱的常规马桶可以更好地使用空间，因为马桶缸(31、31″′、31a′、31b′、31c′)后面或下方的位置通常是没有好的用途的空间，这与在马桶缸(31、31″′、31a′、31b′、31c′)上方的常规水箱位置不同，通常该位置为可以更好地使用的空间。
克服的技术难题
将水箱(21、21′、21″、21a′、21b′、21c′)放在没有用于产生压力来向冲洗提供动力的相对升高的马桶缸(31、31″′、31a′、31b′、31c′下方或后面会带来复杂情况。一些装置实施例(1、1a、1b、1c、1d、1′a、1′b、1′c)使用泵(23、23′、23″、23a′、23b′、23″′)增加水的流速。装置(1)从家用供水(11)中的水压中收集能量以驱动泵(23、23′、23″、23a′、23b′、23″′)，从而避免了需要将马桶(1、1a、1b、1c、1d、1′a、1′b、1′c)连接到电源以向电动泵供电。
在一些实施例中，可以使用至少一个电动泵来提高冲洗动力，使其超过家用供水管线所能提供的冲洗动力，并且可以对水压操作的泵产生作用，例如，当管线具有低压时，可以使用这样的实施例。
在具有至少一个水轮机的一些实施例中，在水轮机和泵之间存在可渗透的隔板(未在任何图中示出)，以防止水箱中的水的涡旋、湍流或其他运动降低水轮机对泵或泵对水轮机的性能。当水轮机和泵都浸入水中并且都以相似的方式搅动水时，包括隔板最有可能是有利的。
水箱的定位
图1示出了定位在马桶缸31和墙壁10之间的水箱21。图4a、4b和4c示出了定位在马桶缸和地板之间的水箱。
本装置还可以定位在马桶缸(图中未示出)上方。这种布置的目的可以为改善冲洗强度，而不是避免使水箱设置在马桶缸的位置上方。即使是最低标准水压(比环境气压高1个大气压)也可以将水提升至10米的高度；更高并且更典型的水压为大气压的几倍，这将使压力将水提升到几十米的高度。如果带有升高水箱的标准马桶仅将水提升至马桶缸上方约一米，则来自水压力的能量中的90％或更多会被耗散。本装置能够具有超过10％的能量效率，因此在高位水箱中使用它可能会显著增强冲洗动力。
水轮机和泵
本装置的一些实施例使用流体驱动的水轮机，即，从流体流中提取能量的装置。使用哪种水轮机的选择可以取决于以下考虑因素中的一些：水轮机的尺寸、流体进出水轮机的方向、水轮机的能效、水轮机是完全浸入水中还是未被完全浸入水中，以及如何将收集的动力从水轮机输出以用于输送到泵。
一些实施例包括至少一个非电动的水驱动的水轮机。
马桶可被配置为允许水流过第一导管以驱动至少一个水驱动的水轮机。
至少一个水驱动的水轮机可操作地连接到至少一个水泵，从而使得来自至少一个水驱动的水轮机的机械动力可驱动至少一个水泵。
合适的水轮机包括冲击式水轮机和反作用水轮机，它们中的每者都具有多个类别，并且它们中的每者都可以进一步可分。类别冲击式水轮机包括如图2b所示的佩尔顿轮22′和横流水轮机。类别反作用水轮机包括螺旋桨式水轮机，诸如如图2a)所示的卡普兰水轮机22′、球形水轮机、顺流水轮机、管式水轮机、弗朗西斯水轮机和动能水轮机。
类似地，本装置的一些实施例使用泵，即，将动量和动能施加给流体的装置。使用哪种泵的选择取决于许多与水轮机相同的标准：泵的尺寸、流体进出泵的方向、如何向泵提供动力、泵的能效，以及泵是完全浸入水中还是未完全浸入水中。
存在数百种类型的泵。通过按类别对不同的泵进行分组，可以简化选择。泵可以分为正排量泵和旋转动力泵。正排量泵可以为往复式的，诸如活塞泵、柱塞泵和隔膜泵；或旋转式的，诸如图4b和4c中的螺杆泵23b′、23″′，齿轮泵和叶片泵，诸如图2a)中的叶轮泵23a′。旋转动力泵可以为轴向的(即如图2a和4a所示的螺旋桨)、离心的，径向的或混合流。这些类别中的每个类别都可以进一步细分。
机械动力的传递
有许多方法传递水轮机收集的动力并将其传送到泵。一些实施例可以包括呈相互啮合的齿轮形式的动力总成。一些实施例可以将具有抗扭刚度的金属丝(诸如在图2a和2b中示出)或具有抗扭刚度的杆/驱动轴(诸如在图4c中示出)用作动力总成。一些实施例可以使用链条、非弹性带或非弹性金属丝。一些实施例可以使用这些中的每种中的一个或多个的组合。
在一些实施例中，动力总成定义了从至少一个流体驱动的水轮机到至少一个泵的操作连接，并且，动力总成包括选自以下列表的多个互连的物项：
(a)齿轮，
(b)具有抗扭刚度的金属丝，
(c)具有抗扭刚度的杆，
(d)链条，
(e)非弹性带，以及
非弹性金属丝。
给予水冲洗的动量的从流体驱动的水轮机(22、22′、22″、22″′)到泵(23、23′、23″、23a′、23b′、23″′)的动力传送机械连接(“动力总成”)可以包括相互连接的齿轮、具有抗扭刚度的金属丝(诸如，图1、2a和2b中所示)和/或具有抗扭刚度的杆/驱动轴(诸如，图4a和4c中所示)和/或链条或带。图1、2a和2b示出了动力总成(24、24′、24″)，其包括具有高抗扭稳定性的金属丝。图4a和图4c示出了作为具有高抗扭稳定性的刚性杆的动力总成。包括互锁齿轮、链条或带的动力总成的实施例未在附图中示出。
在该装置的一些实施例中，流体驱动的水轮机可以为卡普兰水轮机。这是图2a中的实施例中所示的水轮机(22′)。当阀(25′)打开时，水流过第一导管(12′)，并且其中水必须流过卡普兰水轮机(22′)，它会放弃其动量中的一些，从而向水轮机(22′)提供扭矩。水继续经过水轮机端部，从第一导管(12′)的第二端排入水箱(21′)中。
在图2a所示的实施例中，动力经由动力总成(24′)从卡普兰水轮机(22′)传递到泵(23′)，该动力总成在该实施例中为具有抗扭刚度的金属丝，其将卡普兰水轮机(22′)(沿其轴线(22x′)附接至动力总成24′)联接到给予水冲洗的动量的泵(23′)(沿其轴线(23x′)附接至动力总成24′)。
在图2a所示的实施例1′中，泵(23′)的类型为螺旋桨。螺旋桨(23′)在其轮轴(23x′)处连接到抗扭刚性金属丝(24′)，使得扭矩并因此动力从卡普兰水轮机(22′)传递至螺旋桨式泵(23′)。当泵(23′)被提供动力时，水通过第二导管(32′)从水箱(21′)被推入马桶缸(该图中未示出)中。
在该装置的一些实施例中，流体驱动的水轮机可以为佩洛顿轮
在图2b所示的实施例中，动力经由动力总成(24″)从佩洛顿轮(22″)传递到泵(23″)，该动力总成在该实施例中为具有抗扭刚度的金属丝，其将水轮机(22″)的轴线(22x″)联接到给予水冲洗的动量的泵(23″)的轴线(23x″)。
在图2b所示的实施例1″中，泵(23″)为螺旋桨，即轴向旋转动力泵。扭矩并因此动力从水轮机(22″)传递到泵(23″)。当泵(23″)被提供动力时，水通过第二导管(32″)从水箱(21″)被推入马桶缸(该图中未示出)中。
图1、2a分别示出了水箱在马桶缸和墙壁10之间的实施例1、1′。图4a、4b和4c示出了水箱分别位于马桶缸31a′、31b′、31c′与地板55之间的实施例。
图3a、3b示出了分别包括分别定位在马桶缸(未示出)内的筒(35a、35b)的实施例1a、1b的外部透视图。进入和流出图3a和3b中的筒(35a、35b)的水导管(12a、32a、12b、32b)沿不同方向延伸，以匹配不同的家用管道布置或筒(35a、35b)内部的不同类型和配置的水轮机和泵。
图4a以侧视剖视图高度示意性地示出了装置(1′a)的实施例，其中一些部件被移除以便于观察。马桶1′a包括位于马桶缸(31a′)下方的水箱(21a′)，即位于马桶缸31a′与马桶缸31a′所矗立的地板55之间。水(未示出)从家用管道(未示出)进入第一导管(12a′)。如果由按钮(29a′)控制的阀(25a′)打开，则水流过第一导管(12a″)的延续部分并流向水轮机22a′，并驱动水轮机22a′。水轮机22a′机械地直接连接到泵(23a′)，并且实际上可以为一个部件。作为螺旋桨的泵(23a′)在被供以动力时，将水通过第二导管(32a′)驱动到马桶缸(31a′)中以产生冲洗。冲洗水与废物一起通过排污管(13a′)排入下水道中。
图4b示出了另一个装置实施例1′b，其被设计为包括在马桶缸31b′下方和在地板55上方的部件。水从家用管道(未示出)进入第一导管(12b′)。如果由按钮(29b′)控制的阀(25b′)打开，则水流过第一导管(12b″)的延续部分并流向泵(23a′)。泵23b′实质上为具有强力弹簧37的活塞。泵23b′在被灌注并随后通过打开第二导管32b′中的阀72而释放时，将水驱动通过第二导管(32b′)进入马桶缸(31a′)的开口(32b″)中以产生冲洗。冲洗水与废物一起通过排污管(13b′)排入下水道中。
需指出，该泵23b′可以在冲洗时间之前通过在其中充水而灌水，从而使得在冲洗时，泵23b′在压力下保持用于冲洗的水。
在一些实施例中，在排空泵23b′时，通过闭合阀25b′来防止水进入泵23b′，以防止泵23b′上的背压。阀25b′可以为常开(NO)阀。
在排空泵之后，可以再灌满泵23b′。在一些实施例中，在再灌满时，第二导管32b′中的常闭(NC)阀72被闭合，以允许恢复泵23b′中压力的累积。
在其他实施例中，阀72可保持打开一段时间以允许持续的较弱的冲洗一段时间。在一些实施例中，较弱的冲洗可以被控制为延长或缩短，并且在一些实施例中具有默认持续时间，在此之后阀72可以被自动闭合。在一些实施例中，冲洗可以为脉冲式的：在初始冲洗之后为泵23b′的再灌满；在泵23b′完全再灌满之后，可以自动地，也可以通过用户经由按钮29b′或将控制工具可操作地联接到阀72的另一控制装置的命令再冲洗至少一次。
弹簧37优选地由弹性体制成，因为金属弹簧易于腐蚀。
需指出，装置1′b为相对简单的实施例，并且不包括水轮机。该装置还具有优点，即在命令冲洗时可对泵23b′加压，而不是在命令时由水轮机增压泵。
筒35c上的实验证明冲洗效果非常好。两个协同工作的筒足以更有效冲洗马桶。
目前，我相信该实施例运行最好，但是其他实施例也令人满意。
图4c示出了另一实施例1c′，在马桶缸31′c与地板55之间具有水箱21′c。该图示出了马桶1c′开始冲洗的快照。马桶1c′包括具有共用驱动轴57的组合水轮机22″′和螺杆泵23″。泵23″′包括壳体59，轴57的一部分延伸穿过该壳体。
水从家用管道(未示出)进入第一导管(12c′)，并流到水轮机22″′上使之转动，并因此采用泵23″′向马桶缸31′c提供冲洗。
第一导管12c′上的主阀(25c′)由浮子61控制。当水箱21c′中的水位41到达浮子61时，然后主阀25′c闭合。将水位41保持在浮子61下方的作用是使水轮机22″′保持在水箱21c′中的水位上方，从而减少由于与水箱21′c中的水接触而导致的水轮机动能的损失。
第一导管12′包括配备有常闭(NC)冲洗阀63的冲洗导管62。
当按下手动冲洗按钮29c′时，冲洗阀63打开，从而允许水到达水轮机22″。水轮机22′的运动得以实现，从而使驱动轴57旋转。随着驱动轴57的旋转，水被螺杆泵23″′向前推动而进入壳体59中，从而将水从壳体59中移出并进入马桶缸31c′中。
在冲洗期间，水继续冲击到水轮机22″′上，因此马桶1c′的容量可以大于图4b所示的马桶1′b的容量。
当冲洗阶段结束时，根据诸如在按下手动冲洗按钮29c′之后经过时间的布置，冲洗阀63可以闭合。此时，泵23″′可能至少部分排尽并且需要再灌满。
冲洗导管62相对于水轮机22″′小心定位，以便：
a)一股水流撞击水轮机22″′；
b)水轮机22″′在旋转时没有撞击导管62；
c)水轮机22″′的运动沿期望的方向。图中的轴57和泵壳体59被配置为允许通过水轮机22″′的顺时针旋转进行冲洗，如从泵23″′的远侧的视图观察水轮机22时所见。因此，如果水轮机22″′与页面齐平，则冲洗导管将定位在页面的前面。
为了最有效，可以将泵壳体59设计成使得水只能进入其中，而不能离开那里，从而使得在冲洗阶段期间没有水(和动能)损失到水箱21c′。为此，止回阀67可以嵌入壳体59中，以允许水进入壳体59但不离开壳体59。轴57被密封在壳体59内；就是说，通过围绕轴57的密封，例如用O形圈69，来防止或减少水进入壳体中。在其他实施例中，没有止回阀并且水可以自由地进入壳体59以置换冲洗水。泵23″′可能会流失一些水；然而，泵23″′的适当设计可以使这种损失最小化并将其减少到相对较小的量。
可以继续进行再灌满，直到泵23″′完全再灌满，或者直到再灌满水箱21c′并且浮子61停止再灌满为止。
有时，例如，由于与马桶1c′联接的下水道系统的问题，从马桶缸31c′排出废物可能被延迟，或者马桶缸可能被堵塞。因此，可以在第二导管32c′中放置阀72，可选地一个或多个止回阀，以防止废物到达泵23″′。
每个马桶21c′可以在马桶缸的每一侧上包括至少一个水轮机22″′和至少一个泵23″′。水轮机22″′和泵23″′可以共用一个水箱21c′，或者在其他实施例中，每一侧可以具有单独的水箱21c′。通常，壳体59的总体积为至少6升。通常可以在按下冲洗按钮29c′的1秒钟内将内含物输送到马桶缸31′c。可以调节进水压力、泵的设计、泵的大小等，以达到每秒6升或更高的最小冲洗速率，或降低冲洗速率以延长部件的使用寿命。在一些实施例中，马桶包括共用一个水箱的两个泵和两个水轮机。
在包括多个泵/水轮机(未示出)的一些实施例中，它们共用至少一些管路。例如，第二导管32c′可以由泵共用。在这样的实施例中，马桶的成本最小化并且冲水开始将提供快速且强力的冲洗。在其他实施例中，不共用(第一导管和第二导管的)管路，并且局部冲洗是可行的，从而允许通过执行较小的冲洗来节省冲洗水。这样的实施例还将允许在泵中的一个正在维护或发生故障时进行小的冲洗。
如图所示的浮子61经由金属丝控制主阀25c′。在其他实施例中，控制为例如经由电磁信号的远程控制。在其他实施例中，该控制为机械的，类似于许多市售马桶。在其他实施例中，控制为机电的。
如图所示，冲洗导管62和第二导管32c′中的阀63和72分别由电磁脉冲激活和去激活，冲洗由用户按下按钮29c′开始。在其他实施例中，阀被机械地或机电地激活。
再参考图3c，马桶实施例1c以透视图示出。图3c示出了马桶缸31″′和除湿器48。为了清楚起见，移除了其他部件。除湿器48的形状形成为包裹马桶缸31″′的至少一部分，如图所示，除湿器21c为U槽形。除湿器48的槽形和大小设计成容纳水箱、泵、第二导管以及可选地容纳在视图中被隐藏的第一导管和水轮机。除湿器48还可以用来收集少量的水，这些水可能从零件滴下，例如由于冷凝或少量泄漏，而不是使其滴在地板上。该U形允许将除湿器48定位成与马桶缸31″′齐平，以使马桶1c具有最佳的紧凑性。
图3d以透视图示出了马桶实施例1d的部分。盖49可用于使诸如水箱和导管(未示出)的视图部件保持隐藏。盖49还可以用于收集诸如冷凝物的材料以防止其到达地板。如图所示的盖49具有底部27。盖21d的大小可设计成保持除湿器，诸如图3c所示的除湿器21c。
在一些实施例中，至少一个泵中的一个或多个泵为电动的，并且至少一个水轮机全部由水提供动力。
关于术语的说明
在讨论中，除非另外说明，否则应理解，修饰词，诸如“基本上”和“约”，它们修饰本发明的实施例的一个或多个特征的条件或关系特性，意指该条件或特性已定义在预期的应用的实施例的操作可接受的公差范围内。
需指出，本文所用的术语“物项”是指包装或未包装的商品或货物的任何物理上有形的、可单独区分的单元。可以在本文中使用的位置术语，诸如“上部”、“下部”、“右侧”、“左侧”、“底部”、“下方”、“降低”、“低”、“顶部”、“上方”、“升高”、“高”、“垂直”和“水平”及其语法变化形式不一定表示例如“底部”部件在“顶部”部件下方，或在“下方”的部件实际上在另一个部件“下方”，或“在上方”的部件实际上在另一个部件“上方”，因为这样的方向、部件或两者可以翻转、旋转、在空间中移动、以对角线取向或位置放置、水平或垂直放置，或类似地修改。因此，应当理解，术语“底部”、“下方”、“顶部”和“上方”在本文中仅可用于示例性目的，以说明某些部件的相对定位或放置，以指示第一部件和第二部件或两者这样做。
“与...联接”是指间接或直接与其“联接”。
重要的是要指出，上述方法不限于对应的描述。例如，与本文和/或附图所描述的相比，本方法可以包括附加的或甚至更少的过程或操作。另外，本方法的实施例不必限于本文所图示和描述的时间顺序。
应当理解，在权利要求书或说明书中提及“一个”或“一种”要素或特征的情况下，这种引用不应被解释为仅存在一个该要素。因此，例如对“一个要素”或“至少一个要素”的引用也可以包含“一个或多个要素”。
除非另有说明，否则在选择选项列表的最后两个成员之间使用表达“和/或”表示选择所列选项中的一个或多个是适当的，并且可以进行。
需指出，如本文所使用的术语“透视图”还可指“等轴测视图”，反之亦然。
应当理解，为清楚起见在单独的实施例的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合提供。相反，为简洁起见，在单个实施例、示例和/或选项的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合提供或合适时在任何其他所述的实施例中提供。在各种实施例的上下文中描述的某些特征不应被认为是那些实施例的必要特征，除非没有这些要素的实施例、示例和/或选项是不起作用的。因此，为清楚起见，在单独的示例的上下文中描述的本文所公开的特征、结构、特性、阶段、方法、模块、要素、实体或系统也可以在单个示例中组合提供。相反，为简洁起见，在单个示例的上下文中描述的本文公开的各种特征、结构、特性、阶段、方法、模块、要素、实体或系统也可以单独地或以任何合适的子组合来提供。
需指出，术语“示例性”在本文中用于指代实施例和/或实施方式的示例，并且并不意味着必须传达更期望的用例。
在替代和/或其他实施例中，可以使用附加的、更少的和/或不同的要素。
在整个说明书中，可以以范围格式来呈现各种实施例。应当理解，范围格式的描述仅是为了方便和简洁，而不应被解释为对实施例范围的不灵活的限制。因此，应该认为范围的描述已经具体公开了所有可能的子范围以及该范围内的各个数值。例如，对范围诸如从1到6的描述应视为已明确公开了子范围，诸如从1到3、从1到4、从1到5、从2到4、从2到6、从3到6等，以及该范围内的单个数字，例如1、2、3、4、5和6。无论范围的广度如何，这都适用。
只要本文指出数值范围，就意味着在适用的情况下包括指示范围内的任何引用数字(分数或整数)。短语“在第一指示数字和第二指示数字之间的范围/以第一指示数字和第二指示数字之间为范围”和“从第一指示数字到第二指示数字的范围/以从第一指示数字到第二指示数字为范围”在本文中可互换使用，并且旨在包括第一指示数字和第二指示数字以及它们之间的所有小数和整数。
尽管已经针对有限数量的实施例描述了各方面，但是这些方面不应被解释为范围限制，而应被解释为实施例中的一些的范例。