弹性势能高压水箱

弹性势能高压水箱

技术领域

本发明弹性势能高压水箱是属于卫生洁具系列设备产品，卫生间里的必备设备，本发明专利改变了长期以来使用大量水资源冲刷马桶的习惯，革命性的使用弹性势能高压水箱产生的高压水就可以冲干净马桶的新式弹性势能高压水箱。

背景技术

水资源的短缺有目共睹，据有人调查：抽水马桶的耗水量占家庭用水量的60%左右。我们不得不节约用水。市场上的节水马桶概念炒作多，实际效果并不好：有的需要多次冲洗，有的只是冲出了马桶而没有冲到主下水道。有的产品或者专利设计有缺陷：实用新型专利申请号201220199249.6：脚踏次数不够，可能会有气体压力不够大的问题。发明专利申请号：01118907.X冲气出口设置不合理，可能高压气体会返回到马桶内。市场上有一种利用自来水水压压缩空气然后再次利用压缩空气给水加压做功；缺陷是需要自来水水压足够大。本人的另一个发明专利申请号：201380000036.3可以利用高压水或者高压空气完成任务，可能需要比较多的操作次数。本发明专利利用弹性势能转换的原理产生的具有高动能的水可以高效完成工作。

发明内容

为了能够解决以上问题，目前已经研制出了一种由施力结构和工作水箱结构组成的高压水箱并且所有的组件部分要能够长期承受高压水产生的压力和冲击力而不损坏。千斤顶式施力结构包括加压水箱、杠杆结构和8-补水罐及其配套的单向阀和管道等；所述的加压水箱包括7-加压水室9-加压活塞等；所述的杠杆结构包括10-活塞杆11-施力杠杆23-施力杠杆的托架和支撑点等；所述的补水罐是具有防尘和过滤水的功能并且能够不间断的给加压水箱补充水的容器。杠杆式施力结构包括10-活塞杆11-施力杠杆23-施力杠杆的托架24-旋转扳手和支撑点等；所述的24-旋转扳手在11-施力杠杆上面，连接3-十字型撑力架并且控制3-十字型撑力架的水平转动。工作水箱：除了十字架卡槽部分是向外突出的凸槽以外整体上是一个正圆柱体，上部份是能的转换结构工作空间下部分是6-工作水室的空间，所述的工作水箱包括1-帽子式防尘罩、2-限位拉绳3-十字型撑力架、平头板、同心圆的螺栓、环形弹力元件、5-工作活塞、报警式减压阀、6-工作水室、入水口及控制开关，出水口及控制开关等；所述的限位拉绳要保障5-工作活塞的安全距离，限位拉绳的一端固定在5-工作活塞上另一端固定在工作水箱顶端，是完全同质的同样长度三根以上的若干根绳子，所有绳子两头的力都均匀分布在同一个水平面上；所述的十字型撑力架是互为90度的十字型撑力架，长度长于工作水箱的直径，使用时候可以卡在十字架卡槽内承受4-环形弹力元件的弹力又防止4-环形弹力元件意外的弹出；所述的环形弹力元件在没有弹性势能也就是自由状态时候的长度要留有安全距离，4-环形弹力元件的中间要留出报警式减压阀的空间；所述的十字架卡槽部分是在工作水箱侧壁上供3-十字型撑力架使用的凹槽，所述的凹槽包括水平横、垂直竖和防滑凸槽；所述的帽子式防尘罩是可以方便的打开闭合起到防尘作用的罩；所述工作活塞的周长外侧有起密封和摩擦作用的密封圈，5-工作活塞的圆心有安置报警式减压阀的出气口，5-工作活塞的上表面有供4-环形弹力元件使用的同心圆卡槽；所述的同心圆的卡槽对应5-工作活塞的上表面可以是凹槽或者凸槽。 

本发明专利发明的核心：高压水产生的动能做功即本发明专利是利用施力结构给4-环形弹力元件做功转化为弹性势能储存起来，打开出水口阀门的时候再把储存起来的弹性势能和重力势能共同作用给水也就是转化为水的动能做功清除污物即可。

说明：1、限位拉绳的作用：为了保护5-工作活塞不和6-工作水室底部碰撞受损；为了保证5-工作活塞在最佳工作状态和5-工作活塞与水箱侧壁的摩擦和磨损是相同的。完全同质的同样长度三根以上的若干根绳子以保证对5-工作活塞发生作用时候，5-工作活塞的受力均匀，所有绳子两头的力都均匀分布在同一个水平面上。2、环形弹力元件：为了保护5-工作活塞不和6-工作水室底部碰撞受损4-环形弹力元件没有弹性势能也就是自由状态时候的长度要留有安全空间；顶部有使4-环形弹力元件受力均匀的平头板13，平头板与3-十字型撑力架底面积都通过同心圆的螺栓12连接。3、报警式减压阀：当压力超过设定值可以泄压报警以保证安全。4、高压：是指大于一个大气压的压力，具体说是需要使用的时候7-加压水室和6-工作水室内的压力要大于外面的大气压。5、高压水：普通水经过施力结构加压后可以转化成具有一定动能的水。

因为水箱活塞式的作用方式: 5-工作活塞很可能因为受力不均产生故障。为保障5-工作活塞受力均匀1、报警式减压阀要在5-工作活塞的圆心上2、4-环形弹力元件的作用力也要在以5-工作活塞的圆心为圆心的同心圆上均匀分布。3、5-工作活塞和上面的密封圈要有一定的厚度，方便密闭和5-大活塞的最佳工作。从上至下3-十字型撑力架、平头板、同心圆的螺栓、4-环形弹力元件、报警式减压阀、5-工作活塞和水箱所有圆的圆心都在垂直方向的同一个圆心上。 

没有根本区别的其他的变式：1、根据具体情况补水罐、加压水箱和工作水箱可以一样大也可以不一样大；三者可以是一体的也可以是分体的。2、报警式减压阀可以安置在工作水箱下部的侧面或者底部。也可以使用压力表替代报警式减压阀的工作，或者都安装。3、当报警式减压阀不安装在5-工作活塞的圆心时候5-工作活塞的出气口也就不需要了，可以使用其他形状的弹力元件替代4-环形弹力元件工作。比如球型弹力元件：对应的5-工作活塞的上表面和平头板的下表面也要做相匹配的调整为凹槽形状。调整的原则就是要保证5-工作活塞、弹力元件和平头板的受力均匀。4、加压水箱和工作水箱最佳的形状是正圆柱体，长方体、正方体等也可以。5、3-十字型撑力架也可以是三角架等原则就是要保证5-工作活塞、弹力元件和平头板的受力均匀。6、限位拉绳三根以上都可以，原则就是要保证5-工作活塞、弹力元件和平头板的受力均匀。7、3-十字型撑力架卡在十字架卡槽的最上面一横处是大容积空间，3-十字型撑力架卡在十字架卡槽的最下面一横处是小容积空间。供3-十字型撑力架使用的凹槽即十字架卡槽的一横对应工作水室的一个容积，可以根据需要设置数量。8、自来水水压不大时候可以考虑不使用补水罐而直接连接自来水管道。 

本发明的有益效果：1、节水省钱：高压水的动能越大越省水省钱，大便3升以内小便1升以内。2、卫生：高压水的动能大，冲的干净，污物不容易挂壁。3、使用寿命长：因为所有的元件都是同心圆的科学设计，所有的元件都处于最佳工作状态，磨损小。4、一物多用：可以利用产生的高压水进行需要的工作。5、马桶不会堵：高压水产生的动能强大。6、节能环保：最大程度的节水也可以不增加其他的能源消耗。7、安全：报警式减压阀提供了安全保障。 

说明书附图说明：所有的图片、比例等都是示意图，并不准确不可以用做生产产品的准确图纸。主图也是说明书摘要的附图即图1 

入水口及控制开关：   ，出水口及控制开关：  单向阀：  支撑点：  十字架卡槽：    报警式减压阀：  

图1是弹性势能高压水箱整体示意图：1-帽子式防尘罩2-限位拉绳3-十字型撑力架4-环形弹力元件5-工作活塞6-工作水室7-加压水室8-补水罐9-加压活塞10-活塞杆11-施力杠杆23-施力杠杆的托架：当设备闲置时候，为了减少活塞的损耗和延长零件的使用寿命，和支撑点一起支撑11-施力杠杆，也就是11-施力杠杆、活塞和-活塞杆等的重力由23-施力杠杆的托架和支撑点一起支撑。图2 是能的转换结构侧视图的剖视图:12-同心圆的螺栓3-十字型撑力架13-平头板4-环形弹力元件。图３是能的转换结构俯视图：14-工作水箱13-平头板3-十字型撑力架12-同心圆的螺栓。图４是工作水箱侧壁上供3-十字型撑力架使用的凹槽之一的示意图：一个凹槽对应十字型撑力架的一个顶端：15-上面水平一横16-十字型撑力架的防滑凸槽17-下面水平一横18-垂直一竖。3-十字型撑力架的四个顶点分别对应好四个一竖，然后经过滑动后可以卡在15-上面一横对应6-工作水室的大容积或者17下面一横对应6-工作水室的小容积的防滑凸槽16上面。本图形整个突出14-工作水箱外部但是不是穿透出来，14-工作水箱除了本图形外的部分是正圆柱体。图5是安全距离示意图，也是工作水箱排出水后的状态a是14-工作水箱底部和3-十字型撑力架使用的凹槽17下面水平一横之间的距离，b是整个5-工作活塞的厚度，c是4-环形弹力元件自由状态的长度，d是3-十字型撑力架和13-平头板的厚度。h是安全距离h1以保证4-环形弹力元件不和5-工作活塞撞击;h2保证5-工作活塞不和14-工作水箱底部撞击。h是安全距离=h1+h2=a-b-c-d；c只能够小于a-b- d。h1是通过限制4-环形弹力元件自由状态的长度而实现的，h2是通过2-限位拉绳实现的也就是所述的限位拉绳要保障5-工作活塞的安全距离。图6是工作活塞上表面的俯视图：圆19和圆20之间是与4-环形弹力元件下表面相对应匹配的形成的凹槽或者凸槽，21-报警式减压阀或者5-工作活塞的圆心为安置报警式减压阀预留的出气口，22-工作活塞的周长或者周长外侧的起密封和摩擦作用的密封圈。图7是工作水箱结构示意图：1-帽子式防尘罩2-限位拉绳3-十字型撑力架4-环形弹力元件5-工作活塞6-工作水室。图8是杠杆式高压水箱示意图：1-帽子式防尘罩2-限位拉绳3-十字型撑力架4-环形弹力元件5-工作活塞6-工作水室10-活塞杆11-施力杠杆23-施力杠杆的托架24-旋转扳手：在11-施力杠杆上面连接3-十字型撑力架并且控制3-十字型撑力架的水平转动。

 本发明的最佳实施方式是最节能环保的方式：即可以最大程度的节水也可以不增加其他的能源消耗。原理是一样的方法是相似的，如果是以本发明专利为基础为核心又增加了其他的功能并没有实质的差异也属于本发明的保护范围。下面是本发明的部分实施方式，不以此限定本发明的保护范围。

一、千斤顶施力式高压水箱：第一步向上提起11-施力杠杆，在大气压的作用下水由8-补水罐通过管道和单向阀进入7-加压水室。第二步向下压11-施力杠杆，因为单向阀的作用水在11-施力杠杆的压力下只能够通过管道和单向阀进入6-工作水室。因为入水口及出水口都是关闭的，水在压力作用下向上顶起5-工作活塞，然后5-工作活塞压缩4-环形弹力元件，因为4-环形弹力元件的上面有3-十字撑力架的强大阻力而不能够移动，水的压力也就转化为了4-环形弹力元件的弹性势能储存起来。完成一个完整的人力通过液压千斤顶转化为弹性势能的过程。重复若干次当4-环形弹力元件有了足够的弹性势能的时候，打开出水口的控制开关发生能的转换：第一种4-环形弹力元件的弹性势能即4-环形弹力元件释放弹性势能向下推动5-工作活塞，5-工作活塞又推动6-工作水室里面的水；第二种重力势能包括报警式减压阀、5-工作活塞和6-工作水室里面水在内的质量产生的重力势能。水在4-环形弹力元件的弹性势能和重力势能共同作用下喷出出水口进入便盆轻松的把大便排入主下水管道。当5-工作活塞还没有撞到6-工作水室的底部之前，先到达2-限位拉绳最远端，因而被2-限位拉绳拉住停止移动。最好的方法也是平时不使用的时候就应该这样放置：5-工作活塞被2-限位拉绳拉住在6-工作水室的底部；4-环形弹力元件挂在3-十字型撑力架上。开始使用时候：1、3-十字撑力架放在水箱侧壁上的防滑凸槽里面2、关闭出水口的控制开关，3、打开入水口的控制开关进水同时向上提拉2-限位拉绳到达最高点，停止进水时候关闭入水口的控制开关。现在可以用11-施力杠杆加水加压了。 

二、杠杆施力式高压水箱：如图8所示：1、打开入水口及控制开关进水，向上提起2-限位拉绳，等水位到达指定位置时候，放下2-限位拉绳，关闭入水口及控制开关停止进水2、握住11-施力杠杆沿着水箱侧壁上供3-十字型撑力架使用的凹槽用力向下压缩4-环形弹力元件，等到达指定位置时候转动24-旋转扳手带动3-十字型撑力架使之卡在凹槽的横向防滑凸槽上4、使用时候打开出水口及控制开关放水即可。 

三、人力直压式简化版高压水箱也就是工作水箱：当自来水水压足够大时候，可以不利用施力结构而是直接利用自来水水压给4-环形弹力元件做功转化为弹性势能储存起来，打开出水口阀门的时候再把储存起来的弹性势能和重力势能共同作用给水也就是转化为水的动能做功清除污物即可。市场上的类似商品是利用压缩空气实现能的转换，本简化版是利用4-环形弹力元件实现能的转换。使用程序如图7所示1、把3-十字型撑力架卡在十字架卡槽的相应位置2、打开入水口开关进水，自来水推动5-工作活塞向上移动并且压缩4-环形弹力元件3、当停止进水时候，自来水的压力等于4-环形弹力元件的弹力，关闭入水口开关停水。自来水的压力转化为4-环形弹力元件的弹性势能储存起来4、使用时候打开出水口阀门再把储存起来的弹性势能和重力势能共同作用给水也就是转化为水的动能做功清除污物即可。

四、完全一样的设备，千斤顶施力式高压水箱或者人力直压式简化版高压水箱或者杠杆施力式高压水箱的另一种操作方式：如图1或者7所示：1、打开入水口及控制开关进水，向上提起2-限位拉绳，等水位到达指定位置时候，放下2-限位拉绳，关闭入水口及控制开关停止进水2、握住3-十字型撑力架沿着水箱侧壁上供3-十字型撑力架使用的凹槽用力向下压缩4-环形弹力元件，等到达指定位置时候转动3-十字型撑力架使之卡在凹槽的横向防滑凸槽上4、使用时候打开出水口及控制开关放水即可。这种方法是直接用人力压缩4-环形弹力元件转化为弹性势能，需要使用者有一定的力量才可以。