本發(fā)明屬于衛(wèi)浴設(shè)備領(lǐng)域，具體設(shè)計(jì)一種翻轉(zhuǎn)式節(jié)水型蹲便器及其方法。

背景技術(shù)：

日常生活中，如廁是每個(gè)人必須的生理要求，家用廁所約有3億個(gè)。目前我國普遍采用自來水沖廁，而我國是一個(gè)嚴(yán)重缺水的國家，人均水資源擁有量僅為世界平均水平的28％，每年沖廁需消耗自來水150億噸，約占我國每年缺水總量的30％。

除家庭廁所外，公共廁所是城市最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，公共場所優(yōu)劣反映了一個(gè)城市的公共形象和素質(zhì)水平，2015年我國共有公共廁所12.63萬座，每年沖廁用水量達(dá)6億噸，而目前我國公共廁所普遍存在著臟、臭、差等問題，嚴(yán)重影響人們的體驗(yàn)。

如表1所示，市面已有的廁所中都不同程度的存在著缺陷。①普通蹲、坐便器耗水量大。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《節(jié)水型衛(wèi)生潔具》gb/t31436-2015要求，節(jié)水型蹲便器用水量不大于6l，節(jié)水型坐便器不大于5l，然而依然耗水嚴(yán)重，沖廁用水量占日常生活用水的1/3以上。②沖廁帶來的微生物污染和臭氣彌散影響人們的體驗(yàn)。③高檔廁所價(jià)格昂貴。不適合日常生活使用和公共場所安裝。

針對廁所如何節(jié)能環(huán)保，優(yōu)化用戶體驗(yàn)，設(shè)計(jì)研制了一種翻轉(zhuǎn)式節(jié)水型蹲便器，實(shí)現(xiàn)了節(jié)水，同時(shí)保持廁所清潔衛(wèi)生健康的環(huán)境，減少對人體健康的威脅，改善人們的如廁體驗(yàn)，徹底改變公共廁所臟、亂、差的現(xiàn)狀。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種翻轉(zhuǎn)式節(jié)水型蹲便器及其方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下,翻轉(zhuǎn)式節(jié)水型蹲便器包括便池本體、下方管路、觸發(fā)裝置、機(jī)械傳動單元，翻轉(zhuǎn)密封單元和射流清潔單元；所述翻轉(zhuǎn)密封單元包括傳動軸和翻轉(zhuǎn)密封件；所述的傳動軸通過軸承固定在便池本體內(nèi)并與機(jī)械傳動單元傳動連接，所述的觸發(fā)裝置與機(jī)械傳動單元傳動連接；所述的便池本體下部設(shè)置有下方管路；翻轉(zhuǎn)密封件固定在傳動軸上，所述的便池本體的下部通過翻轉(zhuǎn)密封件密封；所述的射流清潔單元位于翻轉(zhuǎn)密封件下部用于對翻轉(zhuǎn)密封件進(jìn)行清潔。

優(yōu)選的，所述的機(jī)械傳動單元包括齒條、小齒輪、不完全齒輪、特殊齒輪；所述的小齒輪與齒條嚙合，齒條與觸發(fā)裝置相連；小齒輪與不完全齒輪同軸連接，所述的特殊齒輪安裝在傳動軸上；所述的不完全齒輪的鎖止圓弧長度為周長的一半；所述的特殊齒輪上對稱設(shè)置有兩個(gè)厚齒；所述的厚齒齒頂設(shè)有齒頂鎖止弧，所述的不完全齒輪與特殊齒輪嚙合。

優(yōu)選的，所述的翻轉(zhuǎn)密封件的結(jié)構(gòu)為圓柱體上對稱設(shè)有兩個(gè)凹槽形成的結(jié)構(gòu)；且所述的翻轉(zhuǎn)密封件在翻轉(zhuǎn)過程中，始終對便池本體進(jìn)行密封。

優(yōu)選的，所述的觸發(fā)裝置位踏板，所述的踏板一端與齒條相連。

優(yōu)選的，所述下方管路上設(shè)有彈簧擋板。

優(yōu)選的，所述射流清潔單元包括對稱設(shè)置的扇形噴嘴；所述的扇形噴嘴噴射流體為水或水與空氣混合物。

本發(fā)明還公開了一種所述蹲便器的工作方法：

初始狀態(tài)時(shí)，翻轉(zhuǎn)密封件的一面凹槽朝上，翻轉(zhuǎn)密封件對便池本體進(jìn)行密封，各單元處于初始位置；

當(dāng)如廁后，排泄物位于翻轉(zhuǎn)密封件的一面凹槽上；此時(shí)觸動觸發(fā)裝置；觸發(fā)裝置帶動齒條運(yùn)動，齒條的運(yùn)動帶動小齒輪轉(zhuǎn)動，小齒輪將轉(zhuǎn)動傳遞給不完全齒輪；由于不完全齒輪的鎖止圓弧長度為周長的一半，且特殊齒輪上對稱設(shè)置有兩個(gè)厚齒；當(dāng)不完全齒輪轉(zhuǎn)動一周時(shí)，與其嚙合的特殊齒輪只轉(zhuǎn)動半周，且轉(zhuǎn)動半周后特殊齒輪上的齒頂鎖止弧與不完全齒輪的鎖止圓弧互相鎖死，特殊齒輪的轉(zhuǎn)動帶動傳動軸轉(zhuǎn)動，繼而帶動翻轉(zhuǎn)密封件翻轉(zhuǎn)，使盛有排泄物凹槽面朝下，排泄物依靠重力與凹槽面分離；翻轉(zhuǎn)過程中，翻轉(zhuǎn)密封件始終對便池本體進(jìn)行密封；

位于翻轉(zhuǎn)密封件下部的射流清潔單元開始工作，此時(shí)射流清潔單元對朝下的凹槽面上的殘留物進(jìn)行清潔，朝上的凹槽面可繼續(xù)工作；

通過再次觸動觸發(fā)裝置或反向觸動觸發(fā)裝置，翻轉(zhuǎn)密封件即可繼續(xù)反面實(shí)現(xiàn)反復(fù)工作。

本發(fā)明裝置顛覆傳統(tǒng)的外部沖洗過程，創(chuàng)新性的將清潔過程轉(zhuǎn)移至下方，隔絕與外界的聯(lián)系，減少因沖洗帶來了的微生物擴(kuò)散污染，同時(shí)也減少了因水漬外濺帶來的人力物力的清潔成本。本發(fā)明通過巧妙設(shè)計(jì)便池結(jié)構(gòu)和固定端內(nèi)壁形狀，實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)過程中內(nèi)外始終隔絕，達(dá)到密封效果，減少臭氣溢出。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該裝置每次清潔用水量為0.95l，相較于傳統(tǒng)蹲便器能節(jié)約87％的用水量，同時(shí)減少了微生物污染，改善人們的如廁體驗(yàn)，改善公共廁所的環(huán)境，讓方便真正方便。

附圖說明

圖1為本發(fā)明蹲便器的外部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明蹲便器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明蹲便器的機(jī)械傳動單元結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明不完全齒輪和特殊齒輪配合示意圖；

圖5為本發(fā)明翻轉(zhuǎn)密封件工作示意圖，其中(a)為初始狀態(tài)，(b)和(c)為翻轉(zhuǎn)過程中的不同狀態(tài)。

圖中：固定外殼1、便池本體2、下方管路3、齒輪箱蓋4、踏板5、踏板支架6、連桿7、導(dǎo)軌8、連接軸9、軸承10、齒條11、特殊齒輪12、軸承13，軸承14、不完全齒輪15、小齒輪16、鍵17、軸承18。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

如圖1和2所述，本發(fā)明的翻轉(zhuǎn)式節(jié)水型蹲便器包括便池本體2、下方管路3、觸發(fā)裝置、機(jī)械傳動單元，翻轉(zhuǎn)密封單元和射流清潔單元；所述翻轉(zhuǎn)密封單元包括傳動軸和翻轉(zhuǎn)密封件；所述的傳動軸通過軸承固定在便池本體內(nèi)并與機(jī)械傳動單元傳動連接，所述的觸發(fā)裝置與機(jī)械傳動單元傳動連接；所述的便池本體下部設(shè)置有下方管路；翻轉(zhuǎn)密封件固定在傳動軸上，所述的便池本體的下部通過翻轉(zhuǎn)密封件密封；所述的射流清潔單元位于翻轉(zhuǎn)密封件下部用于對翻轉(zhuǎn)密封件進(jìn)行清潔。

便池本體2由固定外殼1固定安裝在地面上，齒輪箱蓋4作為機(jī)械傳動單元的外殼，與固定外殼1連接。觸發(fā)裝置采用踏板5；踏板5由踏板支架6固定。傳動軸一端通過軸承18固定安裝，另一端通過建17與軸承13連接。

如圖3和4所示，在本實(shí)施例中，所述的機(jī)械傳動單元包括齒條11、小齒輪16、不完全齒輪15、特殊齒輪12，各齒輪的基本參數(shù)如下標(biāo)1所示；所述的小齒輪與齒條嚙合，小齒輪通過連接軸9與軸承10固定安裝；齒條11通過連桿7與踏板5相連；齒條11設(shè)置導(dǎo)軌8內(nèi)，可與導(dǎo)軌8相對運(yùn)動，小齒輪與不完全齒輪同軸連接，不完全齒輪通過軸承14固定，所述的特殊齒輪與傳動軸同軸連接，特殊齒輪通過軸承13固定；所述的不完全齒輪的鎖止圓弧s1長度為周長的一半；所述的特殊齒輪上對稱設(shè)置有兩個(gè)厚齒；所述的厚齒齒頂設(shè)有齒頂鎖止弧s2，所述的不完全齒輪與特殊齒輪嚙合。

表1傳動機(jī)構(gòu)齒輪的基本參數(shù)

如圖5所示，所述的翻轉(zhuǎn)密封件的結(jié)構(gòu)為圓柱體上對稱設(shè)有兩個(gè)凹槽形成的結(jié)構(gòu)；且所述的翻轉(zhuǎn)密封件在翻轉(zhuǎn)過程中，始終對便池本體進(jìn)行密封。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述的觸發(fā)裝置位踏板，所述的踏板一端與齒條相連。所述下方管路上設(shè)有彈簧擋板；當(dāng)排泄物落下時(shí)，擋板打開，否則擋板關(guān)閉，起到密封的效果。所述射流清潔單元包括對稱設(shè)置的扇形噴嘴；所述的扇形噴嘴噴射流體為水或水與空氣混合物。水流量為95ml/s，沖洗時(shí)間為5s

本發(fā)明還公開了一種所述蹲便器的工作方法：

初始狀態(tài)時(shí)，翻轉(zhuǎn)密封件的一面凹槽朝上，翻轉(zhuǎn)密封件對便池本體進(jìn)行密封，各單元處于初始位置；

當(dāng)如廁后，排泄物位于翻轉(zhuǎn)密封件的一面凹槽上；此時(shí)觸動觸發(fā)裝置；觸發(fā)裝置帶動齒條運(yùn)動，齒條的運(yùn)動帶動小齒輪轉(zhuǎn)動，小齒輪將轉(zhuǎn)動傳遞給不完全齒輪；由于不完全齒輪的鎖止圓弧長度為周長的一半，且特殊齒輪上對稱設(shè)置有兩個(gè)厚齒；當(dāng)不完全齒輪轉(zhuǎn)動一周時(shí)，與其嚙合的特殊齒輪只轉(zhuǎn)動半周，且轉(zhuǎn)動半周后特殊齒輪上的齒頂鎖止弧與不完全齒輪的鎖止圓弧互相鎖死，特殊齒輪的轉(zhuǎn)動帶動傳動軸轉(zhuǎn)動，繼而帶動翻轉(zhuǎn)密封件翻轉(zhuǎn)，使盛有排泄物凹槽面朝下，排泄物依靠重力與凹槽面分離；翻轉(zhuǎn)過程中，翻轉(zhuǎn)密封件始終對便池本體進(jìn)行密封；設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)動時(shí)間應(yīng)該在0.5-1s。

位于翻轉(zhuǎn)密封件下部的射流清潔單元開始工作，此時(shí)射流清潔單元對朝下的凹槽面上的殘留物進(jìn)行清潔，朝上的凹槽面可繼續(xù)工作；

通過再次觸動觸發(fā)裝置或反向觸動觸發(fā)裝置，翻轉(zhuǎn)密封件即可繼續(xù)反面實(shí)現(xiàn)反復(fù)工作。

實(shí)地調(diào)研杭州市某區(qū)某公共廁所，統(tǒng)計(jì)出一天用水量作為樣本數(shù)據(jù)。

表2某公共廁所平均一天用水量統(tǒng)計(jì)表

通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本發(fā)明裝置每次清潔用水量為0.95l，相較于傳統(tǒng)蹲便器能節(jié)約87％的用水量，同時(shí)減少了微生物污染，改善人們的如廁體驗(yàn)，改善公共廁所的環(huán)境，讓方便真正方便。

通過實(shí)驗(yàn)得出平均節(jié)水效率為87％，每蹲位日均節(jié)水量為1113.6l,每座公廁日沖廁節(jié)約用水量12249.6l，按每座廁所每天減少清潔次數(shù)6次算，清掃節(jié)水180l。以杭州市公共廁所數(shù)量1569座(截止至2016年)，平均擁有廁位11個(gè)計(jì)算，使用該裝置后，杭州市全年可節(jié)約用水量712萬噸，以杭州市第一梯度水費(fèi)2.9元/立方米計(jì)算，杭州市年均節(jié)水費(fèi)用可達(dá)2064.8萬元，全國12.63萬座公廁節(jié)水費(fèi)用約16.62億元。

本發(fā)明通過對清洗過程的動力源進(jìn)行改進(jìn)，利用污物的自身重力與扇形噴嘴射流出水的打擊力作為混合動力對蹲便器進(jìn)行清洗，相比于現(xiàn)有的蹲便器僅用水沖力作為動力更節(jié)約有限的水資源和減少能耗。將傳統(tǒng)的外部沖洗改變?yōu)楸愠叵路降膬?nèi)部清洗，能夠有效減少微生物的擴(kuò)散和水漬的外濺，從而改善廁所的整體環(huán)境，減少對人體健康的威脅，提升使用體驗(yàn)，同時(shí)減少人力清潔成本的投入。

采用隔絕式結(jié)構(gòu)，在便池翻轉(zhuǎn)的任意角度，中間便池機(jī)構(gòu)外壁與固定內(nèi)壁時(shí)刻配合，上下方始終不貫通，在下方管路出口采用彈簧擋板，能夠有效阻止臭氣溢出，達(dá)到密封效果。

2015年，我國共有公共廁所12.63萬座，每年的使用耗水量巨大，而我國是世界上缺水的國家之一，特別是北方缺水地區(qū)，采用本作品方案，能夠節(jié)約87％的沖廁用水資源，有效減輕城市供水壓力。本產(chǎn)品的制造成本與普通蹲便器相差不大，在新建廁所投入中與傳統(tǒng)投資無明顯差別，老舊廁所改造中增加的成本可短時(shí)間內(nèi)回收，日常維護(hù)中，可減少清潔人員，節(jié)約城市公共管理成本，因此本產(chǎn)品應(yīng)用前景十分廣闊?？稍诔鞘薪值郎鐓^(qū)、旅游景區(qū)等地推廣使用。