座便器水箱补水切换阀探讨

王志忠

摘要：随着经济的发展，家用座便器也越来越流行。文章描述的是一种安装于水箱内的座便器水箱补水切换阀，具体是一种可通过便器水箱水位升降、自动对便器水箱排水阀的溢水管以及便器水箱进行补水控制的切换阀。

关键词：座便器；水箱；溢水管；补水切换阀；相对密封 文献标识码：A

中图分类号：TH122 文章编号：1009-2374（2017）04-0078-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.04.040

西式座便器水箱中安装一与外部自来水管道连接的进水阀、与便器坐头连通的双按排水阀，其工作方式是：排水阀工作使水箱中的水对便器进行冲洗排污，当水箱水位下降到低于进水阀止水水位时，进水阀打开对水箱进行供水，在水箱重新回到工作水位过程中，进水阀上的补水管一直通过排水阀的溢水管对便器补水，对便器坐头底部弯管进行水封；常规的补水方式中全排工作时，进水阀上的补水较管对排水阀的溢水管的补水多于半排工作时的补水量，但有些马桶因管道设计的不同半排补水需求量高于全排，为了满足半排补水量导致全排补水量过多，因此造成水源的浪费。这种情况下就需要能够调节补水量的控制器——补水切换阀。

1 补水切换阀

该座便器水箱补水切换阀，包括一由出水分流腔和带转轴的导流阀芯密封构成分流器，在出水分流腔的顶部设有一可对便器坐头弯管水封的补水口、底部设有一可将水导回水箱的回流口、中部设有一进水的分流口，还包括一与转轴联动控制导流阀芯摆转切换分流口与水封补水口或回流口连通的浮力延时装置。

该设计在分流器底部的回流口设有一与其插接的导流管，浮力延时装置固定在导流管侧壁上；当分流器通过回流口将水导流回水箱时，水经导流管回流到水箱底部，避免产生水流噪音。

浮力延时装置包括一设于导流管侧壁上的补水支架、一可沿补水支架上下滑动的止水杯、一與止水杯螺纹连接的调节螺杆、一设于止水杯底部的单向阀、一内置于止水杯中补水浮桶、一与补水浮桶连接的连接螺杆、一与连接螺杆顶部连接有连接套、一个一端与转轴固定连接而另一端与连接套活动连接的摆杆，调节螺杆与连接螺杆螺纹配合，调节螺杆顶部通与补水支架固定。该浮力延时装置在补水浮桶未浮起，导流阀芯上的阀片上摆与分流口上配合面贴触关闭水封补水口，水从小口径进水口、大口径分流口和出水分流腔向下流经到回流口，把水导回水箱中利用；当补水浮桶浮起，经连接套带动摆杆一端上抬、另一端转动导流阀芯的转轴，导流阀芯上的阀片下摆与分流口下配合面贴触密封回流口，进水口的水从分流口和出水分流腔向上流经补水口，为排水阀溢流管注入水流以对便器坐头底部弯管进行水封，直到止水杯中的水经单向阀流出，补水浮桶在止水杯中回落，分流器又通过回流口将补水导回到马桶水箱中。

为了保证浮力装置的运动灵活，导流阀芯设计成无密封件的结构，以避免过盈配合的密封件影响切换动作，密封性能方面采用相对密封的形式：在分流口前连通一口径小于分流口径的进水口，在导流阀芯顶面与分流口的配合面之间设有两者贴触时构成的一通气间隙。

2 相对密封

分流器的出水分流腔一侧设有一与进水口连通的进水缓冲腔，进水缓冲腔上设有一与其连通的进水管口，该进水管口与水箱进水阀的补水软管连接，为分流器提供进水水源。

导流阀芯上设有可在分流口中向上或向下摆转的阀片，阀片向上摆转与分流口的配合面贴触时分流口与水封补水口通过通气间隙连通，分流口与回流口连通；即通过导流阀芯的阀片的上下摆转实现分流口与水封补水口以及分流口与回流口的分流切换，并且在分流口与回流口连通时将水导回水箱时，分流口与阀片顶面的贴触配合面上形成的通气间隙，此时水从口径小的进水口高速进入口径大的分流口，在该通气间隙产生一负压，该负压用于将水封补水口的积水吸回到回流口内，使水封补水口与导流阀芯达到相对密封的目的，使分流器将水通过回流口导回水箱，水封补水口无水流渗漏，避免水资源浪费；同时水流从口径小的进水口进入口径大的分流口，水流截面由小变大卸压，使得出水分流腔的水压降低，避免导流阀芯与出水分流腔的配合面过压漏水。

该通气间隙的形成可以有多种结构形式，如：导流阀芯的阀片顶面上设有通气槽；分流口的配合面或阀片顶面上设有一凸台阶；分流口的配合面或阀片顶面上设有一凹台阶。

3 优点

一方面，本设计结构通用性强，可用于溢流管外置的排水阀中，特别适用于溢流管中置的排水阀；另一方面，本设计利用文丘里效应以简单的结构方式实现相对密封，既保留了运动配合件之间应有的间隙，又避免在不需要补水时在水封补水口漏水，造成水资源浪费。

4 原理图解

如图1所示的一种座便器水箱补水切换阀，包括一由出水分流腔11和带转轴121的导流阀芯12密封构成分流器10，在出水分流腔11的顶部设有一可对便器坐头弯管水封的补水口111、底部设有一可将水导回水箱的回流口112、中部设有一进水的分流口113，在分流口113前连通一口径小于分流口径的进水口114，分流器10的出水分流腔11一侧设有一与进水口114连通的进水缓冲腔13，进水缓冲腔13上设有一与其连通的进水管口131；导流阀芯12上设有可在分流口113中向上或向下摆转的阀片122，阀片122顶面上设有通气槽123，阀片122向上摆转与分流口113的配合面贴触时分流口113与水封补水111口通过通气槽123连通，分流口113与回流口112连通；还包括一与转轴121联动控制导流阀芯12摆转切换分流口113与水封补水口111或回流口112连通的浮力延时装置20，本设计分流器10底部的回流口112设有一与其插接并可将水导回到水箱的导流管30，浮力延时装置20固定在导流管30侧壁上，具体是浮力延时装置20包括一设于导流管30侧壁上的补水支架21、一可沿补水支架21上下滑动的止水杯22、一与止水杯22螺纹连接的调节螺杆23、一设于止水杯底部的单向阀24、一内置于止水杯中补水浮桶25、一与补水浮桶25连接的连接螺杆26、一与连接螺杆26顶部连接有连接套27、一个一端与转轴121固定连接而另一端与连接套27活动连接的摆杆28，调节螺杆23与连接螺杆26螺纹配合，调节螺杆23顶部通与补水支架21固定。

将本设计分流器10上的进水管口131与水箱进水阀上的补水软管连接；把本设计固定于马桶水箱中的排水阀上，将本设计水封的补水口111与排水阀的溢流管相通，导流管30与水箱内相通，下面详细说明本设计的工作原理及实施动作。

如图1所示，水未进入止水杯22并让补水浮桶25上升时，浮力延时装置20在初始状态不工作，在补水浮桶25的自重下，连接螺杆26下拉连接套27及摆杆28的一端，与摆杆28另一端连接的导流阀芯12的转轴121使其上的阀片122上翘，使得阀片122顶面与出水分流腔11的大径分流口113上的配合面贴触，并且阀片122上的通气槽123与分流口113的配合面贴触构成通气间隙；马桶水箱进水阀对水箱注水，进水阀上的补水软管的水流经进水管口131进入分流器10的进水缓冲腔13，然后水流变向从与进水缓冲腔13连通的小径进水口114高速流过分流口113，水流再经出水分流腔11下部流到回流口112、导流管30进入水箱，由于水流高速流经分流口113时，分流口113与阀片122的通气槽123贴触配合，在分流口113的阀片122的通气槽123端产生一负压，该负压可将渗漏到导流阀芯12顶面上补水口111的积水吸回补水通路，实现阀片122与分流口113贴触配合面的相对密封，避免分流器10不对排水阀流流管补水时、水流渗漏到补水口111，确保对水箱补水量的精准控制。

如图2所示，当上述水箱的水超过止水杯22的工作水位时，补水浮桶25上浮帶动连接螺杆26和连接套27上升，连接套27使摆杆28一端上抬带动与其固接的导流阀芯12的转轴121逆时针转动，使分流器10中的水分流腔11中的导流阀芯12的导流阀片122下摆与分流口113的下配合面贴触密封，打开出水分流腔11顶部补水口111的水流通道，从分流口113进入出水分流腔11的水被导流阀芯12切换导向流向补水口111，从补水口111流出的水经排水阀溢流管流到便器坐头底部弯管积存形成水封，直到水箱水位到达进水阀止水水位，进水阀停止对水箱注水，分流器10的进水管口131停止进水，分流器10的补水口111停止出水。

本设计在水箱水位降到低于止水杯22的工作水位时，止水杯22中的水经单向阀24缓慢流出，直到补水浮桶25的浮力不足时，补水浮桶25回落，浮力延时装置20恢复到初始工作状态，分流器10恢复到初始状态，出水分流腔11中的水又被切换导向经回流口112下的导流管30回流至水箱中。

图2中附图标识为：10为分流器；11为出水分流腔；111为补水口；112为回流口；113为分流口；1131为凸台阶；1132为凹台阶；114为进水口；12为导流阀芯；121为转轴；122为阀片；123为通气槽；13为进水缓冲腔；131为进水管口；20为浮力延时装置；21为补水支架；22为止水杯；23为调节螺杆；24为单向阀；25为补水浮桶；26为连接螺杆；27为连接套；28为摆杆；30为导流管。

参考文献

[1] 张雨.马桶水箱结构图及马桶水箱修理常见故障[J].河南建材，2012，（9）.

（责任编辑：蒋建华）