СМЫВНОЙ КЛАПАН ДЛЯ ВАКУУМНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ОТХОДОВ Российский патент 2013 года по МПК E03D3/00 

Настоящее изобретение в общем имеет отношение к вакуумным системам для отходов и, более конкретно, к смывным клапанам для вакуумных приемников для отходов, например вакуумных туалетов.

Вакуумные системы для отходов являются общеизвестными в области техники для использования в транспортных средствах, таких как самолеты. Вакуумные системы для отходов, как правило, содержат приемник для отходов, соединенный посредством вакуумного трубопровода с резервуаром для отходов. Когда промывочный клапан, соединенный с приемником для отходов, открывается, содержимое приемника для отходов удаляется посредством разницы в давлении в резервуар для отходов. В общем, смывная текучая среда подается в приемник для отходов через сопла для легкости удаления отходов и очищения стенок приемника для отходов.

Традиционные смывные клапаны для регулирования потока водосодержащей смывной текучей среды для вакуумных приемников для отходов являются общеизвестными. Смывные клапаны приводятся в действие, когда поступает команда от пользовательского устройства ввода, такого как кнопка слива. Такие смывные клапаны часто используют приводящиеся в действие с помощью соленоида арматурные конструкции для регулирования потока смывной текучей среды в приемник для отходов.

В типичных конструкциях для приводящихся в действие с помощью соленоида смывных клапанов арматура соленоида расположена непосредственно на пути главного потока смывной текучей среды. Такие системы по предшествующему уровню техники имеют проблемы с надежностью, так как значительное смачивание арматуры смывной текучей средой, комбинированное со сливом смывной текучей среды из прилегающей арматуры во время технического обслуживания вызывает нарост минеральных отложений на поверхностях арматуры и ее корпусе. Трение, создаваемое этим минеральным наростом, сначала имеет тенденцию вызывать более высокое потребление тока на соленоиде, для того чтобы переместить арматуру по огрубевшей вследствие отложения поверхности. Со временем минеральный нарост может стать таким большим, что арматура может заклиниться в открытом или закрытом положении. Смывной клапан с арматурой, заклиненной в закрытом положении, не будет обеспечивать смывную текучую среду в туалет, тогда как смывной клапан с арматурой, заклиненной в открытом положении, будет вызывать затопление туалетной площади. Дополнительно, напряжения смятия и сдвига на арматуре и поверхностях корпуса вследствие трения от минерального нароста способствует истиранию и отслаиванию покрытия поверхности, а также загрязнению от микрочастиц. Следовательно, существует потребность в усовершенствованном смывном клапане и способе регулирования потока смывной текучей среды в вакуумные приемники для отходов, такие как вакуумные туалеты.

При определенных обстоятельствах смывной клапан может подвергаться очень низким температурам в течение продолжительного периода времени. Если имеют место продолжительное подвергание холоду и пассивность, и смывная текучая среда не сливается или не полностью сливается из смывного клапана, является не редким образование замерзшей смывной текучей среды в смывном клапане. В традиционном смывном клапане расширение замерзшей смывной текучей среды внутри клапана может разорвать или иным образом повредить клапан. Следовательно, существует потребность в усовершенствованном смывном клапане и способе обеспечения защиты от повреждения, вызванного замерзанием смывной текучей среды в смывном клапане.

Изобретение, в общем, направлено на обеспечение повышенной эффективности и надежности регулирования потока смывной текучей среды для работы вакуумных приемников для отходов. Устройство и способ по изобретению достигают этого с помощью приводящегося в действие с помощью соленоида клапана с его арматурой, расположенной вне пути первичного потока смывной текучей среды. Эта конструкция значительно уменьшает вероятность того, что арматура и ее корпус будут способствовать развитию поверхностных минеральных отложений во время использования. Так как арматуры обычно скользят в корпусе между открытым и закрытым положениями, результирующее значительное уменьшение минерального огрубления поверхностей скольжения приводит к значительно меньшему усилию истирания на клапане и меньшему загрязнению клапана вследствие отслаивания и истирания поверхностей трения. Это повышает надежность и долговечность клапана и уменьшает вероятность отказа.

Конструкция клапана настоящего изобретения основывается на разнице давления текучей среды при регулировании потока смывной текучей среды через клапан. Использование разницы давления текучей среды в конструкции клапана уменьшает размер, требующийся для соленоида, и обеспечивает меньшее потребление тока во время работы арматуры, чем иначе было бы необходимо. Клапан также обеспечивает уникальную идею особенностей самовентиляции, самослива и защиты от замерзания в одном смывном клапанном блоке, имеющем главный, приводящийся в действие с помощью соленоида клапан.

Смывной клапан по настоящему изобретению, таким образом, включает в себя клапанный блок, имеющий вход для принятия водосодержащей смывной текучей среды, пути первичного и вторичного потока смывной текучей среды и выход для обеспечения смывной текучей среды в приемник для отходов или туалет. Входной вентиляционный узел расположен в клапанном блоке, приспособление соленоида/тарельчатого клапана обеспечено для регулирования потока смывной текучей среды в пути первичного потока, и выходной узел устройства для снятия вакуума расположен в клапанном блоке дальше по ходу относительно приспособления соленоида/тарельчатого клапана.

Настоящее изобретение включает в себя входной вентиляционный узел, имеющий золотниковый клапан, установленный между камерой расширения и входной полостью, что обеспечивает защиту от повреждения вследствие замерзания смывной текучей среды внутри клапана. Направленное вверх перемещение золотникового клапана в камеру расширения обеспечивает объем расширения, занимаемый каким-либо образованием замерзающей смывной текучей среды, образующейся во входной полости. Эта особенность обеспечивает значительную защиту от повреждения, вызванного замерзанием смывной текучей среды в смывном клапане.

Вышеупомянутые и другие преимущества изобретения будут очевидны из описания изобретения, предложенного здесь со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 представляет собой вид в перспективе снаружи смывного клапана в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.2 представляет собой сечение клапана на фиг.1, взятое по линиям 2-2 на фиг.1;

фиг.3 представляет собой сечение клапана на фиг.1, взятое по линиям 2-2, показывающее входной вентиляционный узел в закрытом положении и арматуру приспособления соленоида/тарельчатого клапана в закрытом положении;

фиг.4А представляет собой вид части клапана, показанного на фиг.3;

фиг.4В представляет собой вид с разнесением деталей части приспособления соленоида/тарельчатого клапана, показанного на фиг.4А;

фиг.5 представляет собой сечение клапана на фиг.1, взятое по линиям 2-2, показывающее путь потока смывной текучей среды, когда арматура приспособления соленоида/тарельчатого клапана находится в открытом положении, а выходной узел устройства для снятия вакуума находится в закрытом положении;

фиг.6 представляет собой сечение части клапана на фиг.1, взятое по линиям 2-2, показывающее арматуру в открытом положении, а тарельчатый клапан приспособления соленоида/тарельчатого клапана - в закрытом положении;

фиг.7 представляет собой вид в перспективе золотника золотниковых клапанов, использующегося в варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.1; и

фиг.8 представляет собой сечение части смывного клапана на фиг.1, взятое по линиям 8-8, показывающее выходной узел устройства для снятия вакуума смывного клапана;

фиг.9 представляет собой сечение клапана на фиг.1, соответствующего фиг.2, на котором входной вентиляционный узел был перемещен в камеру расширения и арматура приспособления соленоида/тарельчатого клапана находится в закрытом положении.

Вариант осуществления изобретения, описанный ниже, не предназначен быть исчерпывающим или ограничивать изобретение на раскрытых конкретной конструкции и работе. Скорее, вариант осуществления, описанный ниже, был выбран и описан для объяснения принципов изобретения и его применения, работы и использования для наилучшего обеспечения возможности перенятия другими специалистами в данной области техники его идей.

Настоящее изобретение в целом направлено на клапан и способ регулирования потока смывной текучей среды для вакуумных приемников для отходов, таких как вакуумные туалеты и вакуумные раковины, которые образуют часть вакуумной системы сбора отходов в самолете. Обращаясь теперь к фигурам, смывной клапан 10 по настоящему изобретению включает в себя входной вентиляционный узел 12, приспособление 14 соленоида/тарельчатого клапана и выходной узел 16 устройства для снятия вакуума - все смонтированные в клапанный блок 17.

Как показано на фиг.2, входной вентиляционный узел 12 включает в себя входную полость 18, в которой закреплен входной патрубок 20 с помощью подходящих средств. Водосодержащая смывная текучая среда будет поступать в смывной клапан через канал 21 во входном патрубке 20, проходя через дополнительную фильтрующую сетку 22, расположенную во входной полости. Фильтрующая сетка 22, иногда называемая «сетка против насекомых», удовлетворяет требованиям службы здравоохранения США. Смывная текучая среда, предпочтительно, является питьевой, хотя, если требуется, сточная вода может использоваться вместе с этим смывным клапаном. Также, если требуется, смывная текучая среда может содержать чистящие химикаты.

Золотниковый клапан 24 установлен между камерой 27 расширения и полостью 26 для золотникового клапана, являющейся противоположной входной полости 18. Полость 26 для золотникового клапана находится во взаимодействии текучей среды с входной полостью 18, как показано, например, на фиг.2. Золотниковый клапан 24 содержит золотник 25 и элемент 28 для поддерживания золотника, установленный над полостью 26 для золотникового клапана. Золотник 25 поддерживается в полости 26 для золотникового клапана посредством поддерживающего элемента золотника. Также поддерживающий элемент 28 золотника имеет вентиляционное отверстие 30, находящееся во взаимодействии с атмосферой снаружи смывного клапана.

Поддерживающий элемент 28 золотника имеет цилиндрическую полость для размещения с возможностью скольжения золотника 25. Как показано на фиг.7, золотник 25 имеет верхнюю цилиндрическую часть 32, нижнюю цилиндрическую часть 34 и перегородку 36 для блокировки потока текучей среды между цилиндрами. Периферические стенки цилиндров имеют множество проходов 40, 42, идущих сквозь стенки. Также кольцевой выступ 37 окружает перегородку и выступает наружу от цилиндрических частей. Уплотнительное кольцо 38 расположено вокруг верхней цилиндрической части 32 на верхней части выступа 37. Хотя на фиг.7 показаны почти одинаковые золотники как входного вентиляционного узла 12, так и выходного узла 16 устройства для снятия вакуума, следует отметить, что золотник 25 входного вентиляционного узла 12 имеет только одно уплотнительное кольцо 38, тогда как золотник выходного узла 16 устройства для снятия вакуума включает два уплотнительных кольца 138, 139.

Когда нет давления входящей смывной текучей среды, золотник 25 смещен таким образом, чтобы поддерживаться в открытом положении, показанном на фиг.2, посредством пружины 46. В этом положении золотниковый клапан является открытым для того, чтобы воздух мог протекать из вентиляционного отверстия 30 через стеновые проходы 40, 42 во входную полость 18 и канал 21. Когда смывная текучая среда, поступающая во входную полость 18, превышает заданное предельное значение, золотник 25 будет скользить вверх в поддерживающий элемент 28 золотника, закрывая золотниковый клапан 24 путем уплотняющего взаимодействия уплотнительного кольца 38 с нижним краем 44 поддерживающего элемента 28 золотника, посредством чего закрывая доступ к проходу 30. Соответственно, смывная текучая среда проходит через входную полость 18 в полость 26 для золотникового клапана. При нормальных условиях (незамерзание) усилие смывной текучей среды не является достаточно большим, чтобы переместить золотник 25 и элемент 28 для поддерживания золотника вверх против смещающего усилия, обеспеченного пружиной 47 на элементе 28 для поддерживания золотника.

На фиг.3 показан золотниковый клапан 24 в верхнем закрытом положении, обеспечивающем возможность протекания смывной текучей среды в полость 26 для золотникового клапана. На его пути в это закрытое положение золотниковый клапан будет обеспечивать возможность выпуска воздуха в системе. В итоге следует отметить, что золотниковый клапан 24 может быть заменен другими типами клапанов, которые работают сравнительно так же, как поплавковый клапан.

Смывная текучая среда, перемещающаяся мимо закрытого золотникового клапана 24 (фиг.3), проходит в первый канал 204 и протекает по направлению к приспособлению 14 соленоида/тарельчатого клапана. Как показано на фиг.2, это приспособление включает в себя соленоид 52 и арматуру 60, которая перемещается в напорной трубе 54 для регулирования потока смывной текучей среды через смывной клапан в ответ на приведение в действие соленоида, когда спускается туалет. Соленоид 52 включает в себя обмотку 56 соленоида, расположенную в корпусе 58 обмотки и окружающую напорную трубу. Арматура 60 расположена плотно и с возможностью скольжения в напорной трубе для направленного вверх перемещения против смещения пружины 62 в ответ на приведение в действие обмотки соленоида. В предпочтительном варианте осуществления арматура может включать в себя поверхность 64 предпочтительно резинового типа на ее удаленном конце, предназначенную для взаимодействия с упругим тарельчатым элементом 90, который будет описан ниже. Также могут быть предусмотрены другие подходящие поверхности. Как также объяснено ниже, так как арматура 60 приспособления соленоида/тарельчатого клапана находится вне пути первичного потока смывной текучей среды, очень маленький соленоид с минимальным потреблением тока может приводить в действие узел. Этот маленький соленоид регулирует значительный поток смывной текучей среды через узел и в итоге из смывного клапана 10 с минимальным контактом между арматурой и смывной текучей средой.

В предпочтительном варианте осуществления напорная труба 54 может быть выполнена из Delrin® AF, который содержит политетрафторэтилен (Teflon®) для исключения необходимости смазывания между арматурой 60 и внутренней частью напорной трубы 54. Использование Delrin® AF или другого материала или покрытия с хорошей смазываемостью способствует улучшенной надежности и эффективности этого клапана, так как он, по существу, исключает загрязнение от истирания и отслаивания. Дополнительно, такое расположение арматуры вне пути первичного потока подавляющего большинства смывной текучей среды, перемещающейся через клапанный блок, увеличивает надежность и эффективность клапана, так как арматура не подвергается разрушительному наросту отложений, видимых в обычных конструкциях смывного клапана, в которых смывная текучая среда находится в контакте со значительной частью арматуры, когда клапан приводится в действие.

Как показано на фиг.4А-В, приспособление 14 соленоида/тарельчатого клапана включает в себя узел 70 тарельчатого клапана, расположенный напротив поверхности 64 арматуры 60 и пересекающий путь 200 первичного потока. Узел 70 тарельчатого клапана содержит тарельчатый элемент 90 на верхней части, который расположен в полости 77 в упругой диафрагме 72. Диафрагма размещает жесткий кольцевой фиксатор 100 в кольцевом углублении 79 на ее нижней поверхности. Уплотнительное кольцо 104 расположено на шайбе 106, которая, в свою очередь, расположена на направляющем элементе 82 и прилегает к нижней поверхности 105 кольцевого фиксатора 100. В итоге направляющий элемент 82, который поддерживает уплотнительное кольцо, установлен для продольного перемещения в круглой полости 18 клапанного блока 17. Диафрагма, кольцевой фиксатор, уплотнительное кольцо, шайба и направляющий элемент имеют соответствующие отверстия для размещения стержня 92, который проходит вниз от тарельчатого элемента 90. Комбинация тарельчатого элемента 90, диафрагмы 72, фиксатора 100, уплотнительного кольца 104, шайбы 106 и направляющего элемента 82 удерживается вместе посредством сопряжения резьб (не показано) внутри отверстия 86 направляющего элемента с резьбами (не показано) на стержне 92.

Тарельчатый элемент 90 имеет круглое основание 91 и расположенное по центру отверстие 93. Основание также имеет поднятое кольцевое внутреннее посадочное место 94 и поднятый внешний фланец 95, окружающий центральную площадь 96 зазора в основании. Тарельчатый элемент 90 также включает в себя продольный проход, идущий от отверстия 93 через стержень 92, образуя канал 98 тарельчатого клапана. В предпочтительном варианте осуществления тарельчатый элемент 90 выполнен из специализированного полимера, хотя изобретение не ограничивается использованием этого материала.

Диафрагма 72 выполнена из упругого материала. Материал, такой как NBR/Poly Fabric или любой другой подходящий упругий материал, может использоваться. Диафрагма включает в себя центральное отверстие 74, поднятую открытую кольцевую часть 76 и периферийную часть 78. Периферийная часть 78 имеет кольцевое углубление 79 на ее обратной стороне. В предпочтительном варианте осуществления диафрагма включает в себя, по меньшей мере, одно вспомогательное отверстие 80 канала (как объяснено позже) и включает в себя, по меньшей мере, одно отверстие 81 периферийной части для способствования расположению и удерживанию диафрагмы в блоке.

Фиксатор 100 имеет центральное отверстие 102 и кольцевую выступающую вверх стенку 103. Выступающая вверх стенка 103 выполнена с возможностью размещения в кольцевой полости 79 на обратной стороне диафрагмы. Фиксатор 100 может быть выполнен из жесткого материала.

Уплотнительное кольцо 104 может быть выполнено из упругого материала. Такой упругий материал может включать в себя любой материал резинового типа. Уплотнительное кольцо имеет центральное отверстие 107.

В итоге узел включает в себя направляющий элемент 82, имеющий верхнюю поверхность 84 и нижнюю поверхность 85, которая расположена в полости 18 в клапанном блоке 17. Отверстие 86 направляющего элемента образовано в направляющем элементе и проходит по длине направляющего элемента. Направляющий элемент выполнен с возможностью перемещения в продольном направлении в полости 18 клапанного блока. В показанном предпочтительном варианте осуществления направляющий элемент имеет четыре ответвления 88, проходящие радиально наружу от отверстия 86 направляющего элемента вдоль длины направляющего элемента. Эти ответвления 88 задают проходные отверстия 83 в полости 18 для смывной текучей среды для протекания через направляющий элемент 82.

Как показано на фиг.2, выходной узел 16 устройства для снятия вакуума включает в себя золотниковый клапан 124, установленный в полости 126 для золотникового клапана, расположенной рядом со вторым каналом 208, ведущим от узла 70 тарельчатого клапана. Золотниковый клапан 124 содержит золотник 125 и элемент 128 для поддерживания золотника. Золотник 125 поддерживается в полости 126 для золотникового клапана посредством поддерживающего элемента 128 золотника, установленного над полостью для золотникового клапана. Поддерживающий элемент 128 золотникового клапана имеет вентиляционное отверстие 130, находящееся во взаимодействии с атмосферой снаружи смывного клапана. Полость 126 для золотникового клапана находится во взаимодействии текучей среды с воздушным каналом 130, как показано, например, на фиг.2.

Поддерживающий элемент 128 золотника имеет цилиндрическую полость для размещения с возможностью скольжения золотника 125. Как наилучшим образом видно на фиг.7, золотник 125 имеет верхнюю цилиндрическую часть 132, нижнюю цилиндрическую часть 134 и перегородку 136 для блокировки потока текучей среды между цилиндрами. Периферические стенки цилиндров имеют множество проходов 140, 142, идущих сквозь стенки. Также кольцевой выступ 137 окружает перегородку и выступает наружу от цилиндрических частей. Уплотнительное кольцо 138 расположено вокруг верхней цилиндрической части 132 на верхней части выступа 137, а уплотнительное кольцо 139 расположено вокруг нижней цилиндрической части 134 ниже выступа 137.

Когда нет давления входящей смывной текучей среды, золотник 125 смещен посредством пружины 146 в положение, показанное на фиг.3. В этом положении золотниковый клапан является открытым для того, чтобы воздух мог протекать из вентиляционного отверстия 130 через стеновой проход 142 в полость 126 для золотникового клапана. Как показано на фиг.5, когда давление смывной текучей среды во втором канале 208 превышает заданное предельное значение, золотник 125 будет скользить вверх в поддерживающий элемент 128 золотника против смещения пружины 146, закрывая золотниковый клапан 124 путем уплотняющего взаимодействия уплотнительного кольца 138 с нижним краем 144 поддерживающего элемента 128 золотника таким образом, чтобы смывная текучая среда проходила через полость 126 для золотникового клапана в унитаз. В итоге следует отметить, что золотниковый клапан 124 может быть заменен другими типами клапанов, которые работают сравнительно так же, как поплавковый клапан.

Клапанный блок 17 включает в себя путь 200 первичного потока смывной текучей среды (фиг.5) и путь 300 вторичного потока смывной текучей среды (фиг.3). Путь 200 первичного потока проходит от входного патрубка 20 к выходу 212 (фиг.8), ведущему к туалету, и представляет собой путь потока, по которому подавляющее большинство смывной текучей среды будет протекать через смывной клапан в туалет. Путь 200 первичного потока проходит через канал 21, заданный входным патрубком 20, первый канал 204, главную камеру 110, проходные отверстия 83 направляющего элемента, второй канал 208 и третий канал 210 (фиг.8), который проходит через выход 212.

Как показано на фиг.5, первый канал 204 образован в клапанном блоке 17 и проходит от входного патрубка 20 к главной камере 110. Проходные отверстия 83 направляющего элемента заданы посредством ответвлений 88 направляющего элемента и полости 18 в клапанном блоке 17 и проходят по длине направляющего элемента 82. Второй канал 208 образован в клапанном блоке 17 и проходит от конца проходного отверстия 83 направляющего элемента к выходному узлу 16 устройства для снятия вакуума. Третий канал 210 образован в клапанном блоке 17 и проходит через нижнюю цилиндрическую часть 134 золотника 125 выходного узла 16 устройства для снятия вакуума к выходу 212 (фиг.8).

На фиг.3 показан путь 300 вторичного потока, проходящий через вспомогательный канал 302 во вспомогательную камеру 108. Вспомогательный канал 302 ответвляется от первого канала 204, обеспечивая узкий путь потока от первого канала 204, через вспомогательное отверстие 80 канала в диафрагме, во вспомогательную камеру 108.

При работе первоначально золотниковый клапан 24 входного вентиляционного узла 12 находится в положении, показанном на фиг.2. Окружающий воздух, проходящий в воздушный канал 30, находится во взаимодействии текучей среды через посредство золотникового клапана 24 с каналом 21 входного патрубка 20. Когда смывная текучая среда сначала проходит во входную полость 18, давление входящей смывной текучей среды на перегородке 36 (фиг.7) заставляет золотник 25 скользить вверх в поддерживающий элемент 28 золотника, посредством чего перемещая золотниковый клапан 24 в закрытое положение, показанное на фиг.3. Уплотнительное кольцо 38 толкается к нижнему краю 44 поддерживающего элемента 28 золотника, уплотняя полость 26 для золотникового клапана от проникновения окружающего воздуха и обеспечивая возможность заполнения смывной текучей средой полости 26 для золотникового клапана.

Как видно на фиг.3, смывная текучая среда также протекает через первый канал 204, заполняя главную камеру 110 и протекая по пути 300 вторичного потока, заполняя вспомогательную камеру 108. Смывной клапан остается в этом пассивном состоянии, по существу, с заполненными главной камерой и вспомогательной камерой и закрытым золотниковым клапаном 24 до тех пор, пока пользователь не спустит туалет или золотниковый клапан не опорожнится во время технического обслуживания.

Как показано на фиг.4, когда смывной клапан находится в пассивном состоянии, арматура 60 взаимодействует с поднятым внутренним посадочным местом 94 тарельчатого элемента 90 в закрытом положении. Пружина 62 (фиг.2) толкает арматуру на внутреннее посадочное место 94. Размеры и форма внутреннего посадочного места 94 (фиг.4) обеспечивают небольшую уплотняющую поверхность для арматуры 60 и, таким образом, приводят к более высокому прикладываемому уплотняющему усилию и более эффективному уплотнению, чем если бы уплотняющая поверхность взамен была бы всей поверхностью тарельчатого клапана 90. Когда арматура 60 находится в закрытом положении, показанном на фиг.4, смывная текучая среда во вспомогательной камере 108 блокируется арматурой от слива через канал 98 тарельчатого клапана.

Смывная текучая среда во вспомогательной камере 108 оказывает направленное вниз давление на тарельчатый элемент 90. Центральная площадь 96 зазора имеет такие размеры, чтобы представлять собой бόльшую площадь поверхности, чем нижняя поверхность фиксатора 100, на которую смывная текучая среда в главной камере 110 оказывает направленное вверх давление. Благодаря бόльшей площади центральной площади 96 зазора смывная текучая среда во вспомогательной камере 108 оказывает бόльшее направленное вниз усилие на верхнюю поверхность узла 70 тарельчатого клапана, чем направленное вверх усилие, оказываемое на обратную сторону узла 70 тарельчатого клапана смывной текучей средой в главной камере 110. Это направленное вниз давление способствует поддержанию узла 70 тарельчатого клапана в закрытом положении, таким образом, для арматурной пружины 62 (фиг.2) требуется меньшее усилие для поддержания узла тарельчатого клапана закрытым с уплотнительным кольцом 104, взаимодействующим с клапанным блоком 17.

Когда пользователь приводит в действие спускной переключатель, сигнал посылается на соленоид 52 (фиг.6). Соленоид возбуждается в ответ на сигнал, и арматура 60 тянется вверх, преодолевая усилие пружины 62 и перемещаясь вверх в напорную трубу 54 от входа в канал 98 тарельчатого клапана, как показано на фиг.6. Смывная текучая среда, имеющаяся во вспомогательной камере 108, сливается через канал 98 тарельчатого клапана во второй канал 208 (фиг.6), посредством чего уменьшая давление текучей среды, оказываемое на верхнюю сторону узла 70 тарельчатого клапана. Усилие, оказываемое смывной текучей средой на обратную сторону узла 70 тарельчатого клапана, теперь больше, чем усилие, оказываемое на верхнюю сторону узла 70 тарельчатого клапана, таким образом, обеспечивая усилие на обратной стороне для перемещения узла 70 тарельчатого клапана вверх в открытое положение, показанное на фиг.5. Когда узел 70 тарельчатого клапана перемещается вверх, уплотнительное кольцо 104 поднимается с клапанного блока 17 и направляющий элемент 82 перемещается вверх, таким образом, смывная текучая среда из первого канала 204 и главной камеры 110 протекает в проходное отверстие 83 направляющего элемента во второй канал 208. Оттуда смывная текучая среда протекает в выходной узел 16 устройства для снятия вакуума.

Когда давление, оказываемое входящей смывной текучей средой на перегородку 136 выходного узла 16 устройства для снятия вакуума, превышает заданное предельное значение, золотник 125 будет скользить вверх в поддерживающий элемент 128 золотника, закрывая золотниковый клапан 124 путем уплотняющего взаимодействия уплотнительного кольца 138 с нижней частью 144 поддерживающего элемента 128 золотника и обеспечивая возможность прохождения смывной текучей среды из второго канала 208 через полость 126 для золотникового клапана и третий канал 210 к выходу 212 (как показано на фиг.5 и 8), где соответствующая система трубопроводов обеспечена для передачи смывной текучей среды в туалет. До тех пор, пока арматура 60 остается открытой, смывная текучая среда протекает по пути 200 первичного потока.

Как можно видеть на фиг.5, арматура 60 расположена вне пути 200 первичного потока смывной текучей среды. Как отмечено ранее, обычные конструкции по предшествующему уровню техники располагают арматуры непосредственно в пути первичного потока смывной текучей среды; проход смывной текучей среды, совмещенный с осушением арматуры во время технического обслуживания, создает поверхностные минеральные отложения, нарастающие на арматуре и внутренних поверхностях корпуса, окружающего арматуру. Со временем этот нарост вызывает неправильную работу арматуры - сначала посредством замедления перемещения арматуры и в итоге посредством вызывания заклинивания арматуры в открытом или закрытом положении. Смывной клапан с арматурой, заклиненной в закрытом положении, не будет обеспечивать смывную текучую среду в приемник для отходов, а с арматурой, заклиненной в открытом положении, будет вызывать затопление приемника для отходов. Расположение арматуры вне пути первичного потока значительно уменьшает вероятность того, что арматура и ее корпус будут способствовать развитию нежелательных поверхностных минеральных отложений; эта конструкция увеличивает надежность и долговечность клапана.

Ограничитель 61 арматуры, содержащий металлический конический кожух 63, окружающий плоскую прокладку 65 эластомерного или резинового типа, расположен в верхней части напорной трубы 54. Металлический конический кожух 63 создает большую магнитную силу на арматуре для заданной величины тока, чем иным образом имелась бы. Когда соленоид возбуждается, когда направляется сигнал спуска, арматура перемещается в открытое положение, располагаясь на прокладке 65. Когда сигнал спуска больше не принимается соленоидом, соленоид больше не приводится в действие и арматура 60 скользит по направлению вниз посредством усилия пружины 62. Использование прокладки 65 резинового типа в ограничителе 61 арматуры обеспечивает эффект отдачи, который обеспечивает то, что арматура 60 не будет оставаться в открытом положении вследствие остаточного магнетизма, имеющегося в ограничителе 61 арматуры.

Перемещающаяся вниз арматура 60 толкает узел 70 тарельчатого клапана вниз в точку, где поток смывной текучей среды через проходные отверстия 83 направляющего элемента уменьшается и смывная текучая среда начинает снова протекать по пути 300 вторичного потока. Однако, так как арматура 60 закрывает отверстие в канале 98 тарельчатого клапана, смывная текучая среда не может проходить в канал 98 тарельчатого клапана. Эта блокировка заставляет смывную текучую среду накапливаться во вспомогательной камере 108 и приводит к приложению давления от смывной текучей среды во вспомогательной камере 108 на верхнюю поверхность узла 70 тарельчатого клапана. Это давление на верхнюю поверхность нарастает до тех пор, пока оно не будет оказывать бόльшего направленного вниз усилия на узел 70 тарельчатого клапана, чем направленного вверх усилия, оказываемого на обратную сторону узла 70 тарельчатого клапана смывной текучей средой в главной камере 110. Эта разница усилия способствует перемещению узла тарельчатого клапана далее вниз в закрытое положение, показанное на фиг.3, с уплотнительным кольцом 104, взаимодействующим с клапанным блоком 17. Смывная текучая среда перестает протекать во второй канал 208 и в выходной узел 16 устройства для снятия вакуума.

Как только смывная текучая среда перестает протекать в выходной узел 16 устройства для снятия вакуума (фиг.4), давление смывной текучей среды больше не удерживает золотниковый клапан 124 закрытым и золотник 125 скользит вниз до тех пор, пока уплотнительное кольцо 139 не будет взаимодействовать и уплотнять клапанный блок 17. Поток смывной текучей среды изолирован относительно выхода 212 и взаимодействие текучей среды воздуха между воздушным каналом 130 и выходом 212 снова устанавливается через золотниковый клапан 124. В случае блокировки достаточно сильной для вызывания поднятия текучей среды приемника для отходов к соплам приемника для отходов и протекания обратно в выходной узел 16 устройства для снятия вакуума, обратный поток текучей среды приемника для отходов может заполнять полость 126 для золотникового клапана, но не будет способен проходить в смывной клапан через выходной узел 16 устройства для снятия вакуума, так как направленное вниз давление, оказываемое загрязненной текучей средой на золотник 125, будет поддерживать золотник 125 внизу и уплотненным посредством уплотнительного кольца 139, посредством чего прекращая протекание загрязненной текучей среды через клапан 10 в систему питьевой или сточной воды.

Хотя смывная текучая среда не сливается из клапана 10, каждый раз после приведения в действие исполнительного механизма (после каждого спуска пользователем) она может сливаться при техническом обслуживании самолета. Во время сливания клапана поток смывной текучей среды во входной патрубок 20 прекращается и смывная текучая среда сливается из клапана 10. Арматура 60 закрыта во время такого сливания.

Когда смывная текучая среда сливается из клапана 10, давление на перегородку 36 входного вентиляционного узла 12 уменьшается и золотник 25 скользит вниз в положение, показанное на фиг.2, в котором золотник 25 поддерживается пружиной 46. Окружающий воздух из воздушного канала 30 находится во взаимодействии текучей среды с входным патрубком 20 через золотниковый клапан 24. Это вентилирование предотвращает образование вакуума в клапане 10, когда смывная текучая среда сливается.

Настоящее изобретение включает особенности конструкции, которые обеспечивают защиту от повреждения, вызванного замерзанием смывной текучей среды в клапане. Как показано на фиг.9, золотниковый клапан 24 установлен между камерой 27 расширения и полостью 26 для золотникового клапана. Пружина 47 расположена между элементом 28 для поддерживания золотника и кольцом 29 камеры 27 расширения. В пассивном состоянии до спуска или слива (фиг.3) золотниковый клапан 24 расположен в верхнем закрытом положении со смывной текучей средой, имеющейся в полости 26 для золотникового клапана, первом канале 204, главной камере 110, пути 300 вторичного потока и вспомогательной камере 108. Если водосодержащая смывная текучая среда замерзает, она будет расширяться и оказывать усилие на внутренние полости смывного клапана.

На фиг.9 показан смывной клапан 10, когда усилие расширяющейся смывной текучей среды вытолкнуло золотник 25 и элемент 28 для поддерживания золотника вверх против усилия пружины 47 в камеру 27 расширения. Это направленное вверх перемещение золотника 25 и элемента 28 для поддерживания золотника обеспечивает площадь расширения, требующуюся для замерзающей текучей среды, посредством уменьшения размера камеры расширения и, таким образом, увеличения объема, доступного в полости 26 для золотникового клапана. Особенности входного вентиляционного узла 12, описанные выше, обеспечивают существенную защиту от повреждения, вызванного замерзанием смывной текучей среды в смывном клапане 10.

Все ссылки, включая публикации, заявки на патент и патенты, приведенные здесь, таким образом, включены посредством ссылки в той же самой степени, как если бы каждая ссылка была отдельно и конкретно обозначена, чтобы быть включенной посредством ссылки, и полностью изложена здесь.

Использование терминов «а» и «an» и «the» и аналогичных объектов ссылки в контексте описания изобретения (особенно в контексте нижеследующей формулы изобретения) подлежат толкованию для охватывания как единственного числа, так и множественного числа, если здесь не указано иное или явно противоречит контексту. Приведение диапазонов значений здесь предназначено только для использования в качестве условного способа ссылки индивидуально на каждое отдельное значение, входящее в диапазон, если здесь не указано иное, и каждое отдельное значение включено в описание изобретения, как если бы оно было индивидуально изложено здесь. Все вышеизложенные способы могут быть выполнены в другом подходящем порядке, если не указано иное или, иным образом, явно противоречит контексту. Использование какого-либо или всех примеров, или примерной формулировки (например, «такой как»), предусмотренных здесь, предназначено только для лучшего разъяснения изобретения, а не ограничения объема изобретения, если не заявлено иное. Формулировки в описании изобретения не должны толковаться в качестве обозначения какого-либо незаявленного элемента как неотъемлемого для осуществления изобретения.

Предпочтительные варианты осуществления этого изобретения описаны здесь, включая наилучший вариант, известный изобретателям, для осуществления изобретения. Следует понимать, что показанные варианты осуществления являются только примерными и не должны считаться в качестве ограничения объема изобретения.

Смывной клапан включает клапанный блок, содержащий вход, принимающий смывную текучую среду, и вентиляционный узел, расположенный рядом со входом и соединенный с ним для вентиляции воздуха, поступающего на вход. Блок также включает устройство для регулирования текучей среды, приводимое в действие посредством соленоида, выходной узел устройства для снятия вакуума и выход, подающий смывную текучую среду из смывного клапана в приемник для отходов. Устройство для регулирования текучей среды выборочно устанавливает взаимодействие текучей среды между входом и выходом. В клапанном блоке предусмотрен канал для направления смывной текучей среды в путь первичного потока смывной текучей среды от входа в вентиляционный узел, из вентиляционного узла в устройство для регулирования текучей среды, из устройства для регулирования текучей среды в выходной узел устройства для снятия вакуума и из выходного узла устройства для снятия вакуума на выход в приемник для отходов. Изобретение обеспечивает эффективность и надежность регулирования потока смывной текучей среды в вакуумных приемниках для отходов. 14 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Смывной клапан для регулирования потока смывной текучей среды в вакуумный приемник для отходов, содержащий клапанный блок, содержащий: вход, принимающий смывную текучую среду, вентиляционный узел, расположенный рядом со входом и соединенный с ним для вентиляции воздуха, поступающего на вход, устройство для регулирования текучей среды, приводимое в действие посредством соленоида, выходной узел устройства для снятия вакуума и выход, подающий смывную текучую среду из смывного клапана в приемник для отходов, при этом устройство для регулирования текучей среды выборочно устанавливает взаимодействие текучей среды между входом и выходом; и канал в клапанном блоке для направления смывной текучей среды в путь первичного потока смывной текучей среды от входа в вентиляционный узел, из вентиляционного узла в устройство для регулирования текучей среды, из устройства для регулирования текучей среды в выходной узел устройства для снятия вакуума и из выходного узла устройства для снятия вакуума на выход в приемник для отходов.

2. Смывной клапан по п.1, дополнительно содержащий узел тарельчатого клапана, пересекающий путь первичного потока смывной текучей среды, при этом узел тарельчатого клапана включает в себя канал тарельчатого клапана, который опорожняет вспомогательную камеру для облегчения открывания узла тарельчатого клапана и обеспечения возможности протекания смывной текучей среды через путь первичного потока смывной текучей среды; и устройство для регулирования текучей среды, имеющее арматуру, перемещаемую между пассивным состоянием, в котором арматура взаимодействует с узлом тарельчатого клапана для блокировки протекания смывной текучей среды через канал тарельчатого клапана, и активным состоянием, в котором арматура не взаимодействует с узлом тарельчатого клапана для облегчения прохождения смывной текучей среды в канал тарельчатого клапана для поднятия узла тарельчатого клапана, обеспечивая возможность протекания смывной текучей среды через путь первичного потока смывной текучей среды, и из клапана, при этом арматура расположена все время вне пути первичного потока смывной текучей среды.

3. Смывной клапан по п.2, дополнительно содержащий путь вторичного потока смывной текучей среды, ответвляющийся от пути первичного потока смывной текучей среды и ведущий в канал тарельчатого клапана.

4. Смывной клапан по п.2, в котором узел тарельчатого клапана дополнительно содержит тарельчатый элемент и упругую диафрагму, при этом тарельчатый элемент расположен в полости диафрагмы.

5. Смывной клапан по п.2, в котором устройство для регулирования текучей среды дополнительно содержит напорную трубу, окружающую арматуру и имеющую пружину, расположенную в верхнем конце трубы, причем, когда устройство для регулирования текучей среды перемещается в активное состояние, арматура скользит в трубе против усилия пружины.

6. Смывной клапан по п.1, в котором вентиляционный узел включает в себя первый золотниковый клапан, а выходной узел устройства для снятия вакуума включает в себя второй золотниковый клапан.

7. Смывной клапан по п.6, в котором первый золотниковый клапан включает в себя первый золотник и элемент для поддерживания первого золотника, при этом элемент для поддерживания первого золотника размещает с возможностью скольжения первый золотник, при этом элемент для поддерживания первого золотника имеет вентиляционное отверстие, находящееся во взаимодействии с атмосферой снаружи смывного клапана.

8. Смывной клапан по п.7, в котором первый золотник имеет верхнюю часть, нижнюю часть и перегородку для блокировки потока текучей среды между верхней и нижней частями первого золотника.

9. Смывной клапан по п.8, в котором верхняя и нижняя части первого золотника каждая включает в себя периферическую стенку, имеющую отверстия, проходящие сквозь стенку.

10. Смывной клапан по п.7, в котором первый золотниковый клапан выполнен с возможностью смещения в открытое положение после слива смывного клапана, обеспечивая возможность протекания окружающего воздуха из воздушного канала в канал.

11. Смывной клапан по п.7, в котором второй золотниковый клапан включает в себя второй золотник и элемент для поддерживания второго золотника, при этом элемент для поддерживания второго золотника размещает с возможностью скольжения второй золотник, при этом элемент для поддерживания второго золотника имеет вентиляционное отверстие, находящееся во взаимодействии с атмосферой снаружи смывного клапана.

12. Смывной клапан по п.1, в котором вентиляционный узел включает в себя золотниковый клапан, установленный между камерой расширения и первой полостью, причем золотниковый клапан выполнен с возможностью увеличения объема первой полости посредством перемещения в камеру расширения, когда смывная текучая среда в первой полости замерзает и расширяется.

13. Смывной клапан по п.12, в котором воздух в смывном клапане имеет возможность выходить, когда золотниковый клапан перемещен в закрытое положение, и прерывает взаимодействие текучей среды воздуха между первой полостью и атмосферой снаружи смывного клапана.

14. Смывной клапан по п.12, в котором золотниковый клапан выполнен с возможностью обеспечения в закрытом положении возможности накапливания смывной текучей среды в первой полости, причем усилие накопленной смывной текучей среды поддерживает золотниковый клапан в закрытом положении.

15. Смывной клапан по п.12, дополнительно содержащий пружину, расположенную в камере расширения, вокруг части золотникового клапана, в котором, когда смывная текучая среда в первой полости замерзает и расширяется, золотниковый клапан перемещается против усилия, оказываемого пружиной.