RETRETE DE PRESIÓN CON AYUDA DE SIFÓN DE CARGA MASIVA
Campo de la Invención La presente invención se refiere a retretes, y en particular a retretes de presión con ayuda de sifón (el sifón funciona por el efecto de la presión atmosférica para la descarga de un volumen de un recipiente, después que este es llenado el volumen sigue fluyendo mientras que la extremidad de descarga está a un nivel inferior de la masa) . Antecedentes de la invención La obtención de la descarga de agua efectiva de un retrete cuando la taza está llena con heces, papel sanitario y otros sólidos, puede ser difícil, de manera particular, con un retrete de bajo consumo de agua. Es común, una vez más sobre todo con algunos retretes de bajo consumo de agua, que los consumidores realicen la descarga de agua del retrete en dos o más ocasiones para limpiar la taza a su satisfacción. Esto no sólo es frustrante y derrochador de tiempo para los consumidores, también subvierte los esfuerzos de conservación ambiental y de agua en muchas jurisdicciones que regulan el consumo de agua, que en muchas áreas no puede ser mayor de 6.1 litros (1.6 galones) de agua por descarga. Los retretes convencionales, que tienen una taza y un recipiente o depósito de almacenamiento, son normalmente formados en una o dos piezas principales. Un pasaje de
Ref. : 186032
serpentín, que es normalmente referido como "trampa o separador" es situado por detrás y por debajo de la taza como el conducto de los contenidos de la misma hacia las líneas de cañería de desperdicio de la construcción o edificio. Mientras que varía la configuración precisa de los separadores de retrete, todos estos generalmente incluyen una pata superior que es normalmente llenada con agua para "descargar" los gases de alcantarilla corriente abajo de la misma evitando que entren en el interior de la construcción. El agua es mantenida en la taza y la pata superior de la trampa o separador a través de un vertedero o represa arqueada del separador que está elevado por encima del orificio de la taza. De esta manera, la trampa o separador también ayuda a mantener el agua en la taza antes de la descarga de agua. Durante un ciclo de descarga de agua, el agua y los desperdicios dentro de la taza son pasados hacia arriba a la pata superior a través de la represa, hacia abajo de la pata inferior y a través de una salida hacia las líneas de cañerías. El mecanismo que crea una descarga es diferente cuando se compara con los retretes de descarga de presión y los retretes de descarga de gravedad. Los últimos hacen uso del aire en la pata inferior y el cabezal de presión en la pata superior es forzado a pasar a través de la represa para establecer un sifón en la trampa o separador que jala el agua
y el desperdicio de la taza y hacia afuera del separador. A medida que la taza es vaciada, el aire entra en el separador y rompe el sifón, y el agua limpia del depósito vuelve a llenar la taza. En los retretes presurizados, que utilizan una presión de línea o una combinación de esta, el agua presurizada almacenada en el depósito, o el agua bombeada del pozo de drenaje, es inyectada una corriente presurizada de agua en el separador o la taza que aparta con aire los contenidos de la taza a través del separador. Un sifón del tipo producido en los retretes convencionales de gravedad no es normalmente utilizado en los retretes presurizados. Sin embargo, algunos retretes presurizados (por ejemplo, la Patente de los Estados Unidos No. 6, 219,855) también implican el uso de un sifón. Es difícil conseguir un sifón sostenido y consistente en la trampa o separador de los retretes convencionales de presión. Esto es debido a que los separadores de los retretes convencionales de presión son normalmente diseñados de manera diferente de los retretes de gravedad. En particular, los separadores en los retretes de presión usualmente tienen una gran área por debajo del flujo a partir de la pata superior. Esta área alargada acomoda el material de desperdicio líquido y masivo que es evacuado con rapidez de la taza y hacia el separador por medio del chorro
de agua. Sin éste, el agua y el desperdicio podrían ser forzados a regresar a través de la pata superior y hacia la taza, lo cual podría frustrar la descarga de agua efectiva. Desafortunadamente, el gran espacio corriente abajo a partir de la pata superior hace difícil la consecución y sostenimiento de un sifón. Una razón para esto es que la gran área en sección en la región de separación con aire de la trampa o separador requiere más líquido y desperdicio para elevarse . Otra razón es que el aire en la pata inferior antes de la iniciación del ciclo de descarga podría ser forzado a regresar hacia la pata superior a través de una parte de ésta región alargada no ocupada mediante la evacuación del agua y los desperdicios. Por lo tanto, son deseadas mejoras en los retretes presurizados con respecto al uso de los sifones. Sumario de la Invención La invención proporciona un retrete de presión que suministra ayuda de sifón "según sea necesario", que es durante el aumento de la carga masiva del retrete. Durante la descarga de desperdicio líquido normal o bajo masivo, ningún sifón es generado en la trampa o separador, y el agua y el desperdicio ligero en la taza son evacuados de manera adecuada bajo la fuerza del chorro presurizado de agua. Un volumen adicional junto o justo corriente abajo de la represa es proporcionado para acomodar la separación con aire del
chorro de agua. Sólo en base a la consecución de una concentración del umbral del material de desperdicio masivo en la pata inferior, el separador jalará un sifón (por ejemplo, cuando las heces y el papel sanitario están presentes en el separador) . Un desviador horizontal en la parte inferior de la pata inferior puede ayudar en la acumulación del material de desperdicio masivo de concentración suficiente para establecer el sifón en el separador . En un aspecto, la invención proporciona un retrete que tiene una taza y un suministro de agua presurizada para la inyección de agua presurizada en la trampa o separador (ya sea en forma directa o primero pasando a través de la taza) que se extiende entre un orificio de taza y un orificio de salida. La trampa o separador realiza un sifón sólo por encima de la concentración del umbral de material de desperdicio masivo en el separador, de manera que ningún sifón sea generado por debajo del nivel de umbral. La trampa o separador tiene una pata superior que se extiende hacia arriba y hacia atrás a partir del orificio de taza hasta una región curveada de represa de agua por encima del orificio de taza hasta la pata inferior, la cual se inclina hacia abajo y hacia adelante para comunicarse con la salida. Una sección alargada de separación con aire del volumen de un área más grande en corte es proporcionada en el
separador justo corriente abajo de la pata superior o la represa para acomodar la "separación con aire" de evacuación rápida de desperdicio por el chorro de presión sin producir la separación con aire hacia atrás a través de la pata superior y de regreso hacia la taza. De preferencia, la concentración de umbral del desperdicio masivo se encuentra entre 2 y 5 por ciento por peso de todo el material dentro del separador apartado del separador por sí mismo. De preferencia, el nivel de concentración es tomado dentro de la pata inferior del separador. Una concentración de desperdicio masivo menor que esto corresponde con una carga ligera de desperdicio, que sólo incluye líquido de desperdicio y ningún sifón es necesario para ayudar al chorro de presión y la concentración de desperdicio masivo en o por encima de esto corresponde con una carga significante cuando el sifón pueda contribuir de manera significativa a conseguir una descarga suficiente. La trampa o separador también puede tener un desviador esencialmente horizontal que se extiende hacia adelante a partir de una pared posterior de la pata inferior adyacente a una porción inferior de la pata inferior. Este desviador funciona para acumular el volumen en la pata inferior del separador, de modo que cuando sea pasada una cantidad significante de volumen a través del separador, el umbral de concentración de desperdicio masivo pueda ser
alcanzado y el sifón puede ser efectuado más rápido en el ciclo de descarga. El sifón y su ayuda rápida de iniciación garantizan que el desperdicio será evacuado en una descarga única, incluso en retretes de bajo consumo de agua. En formas preferidas, la pata superior y la pata inferior se encuentran separadas por un radio entre 1.3 y 2.5 centímetros (0.5 y 1 pulgada) en la represa. La pata superior puede extenderse en un ángulo entre 30 y 45°, y la pata inferior puede extenderse en un ángulo entre 40 y 60°, ambas con respecto al plano horizontal, tal como incluiría la parte inferior del retrete o el orificio de salida. De preferencia, la represa se extiende en una altura por encima de la parte inferior de la taza que es entre 10.2 y 15.2 centímetros (4 y 6 pulgadas) . De preferencia, el desviador horizontal tiene una longitud de resalte entre 1.3 y 6.4 centímetros (0.5 y 2.5 pulgadas) medida a partir de la pared posterior de la pata inferior y una altura de resalte entre 2.5 y 8.9 centímetros (1 y 3.5 pulgadas) medida a partir de la parte inferior de la pata inferior. El retrete de la presente invención presenta características mejoradas de descarga masiva, que pueden ser conseguidas con un bajo consumo de agua por descarga, de preferencia, de 5.3 litros (1.4 galones), y a una velocidad más baja de descarga que es común en los sistemas presurizados, de preferencia, entre 8 y 10 metros por
segundo, con lo cual se disminuye el ruido de la descarga. Sin embargo, un paso mínimo adecuado de bola, de preferencia aproximadamente de 5.1 centímetros (2 pulgadas) o más es mantenido. Las ventajas de la invención serán aparentes a partir de la descripción detallada y las figuras. Lo que sigue es simplemente una descripción de una modalidad preferida de la presente invención. Para evaluar el alcance total de la invención, las reivindicaciones deben ser observadas como la modalidad preferida que no se pretende que sea sólo la modalidad dentro del alcance de las reivindicaciones . Breve Descripción de las Figuras La Figura 1 es una vista en alzado lateral de un separador de retrete de acuerdo con la presente invención, con un retrete en el que el separador puede ser utilizado que se muestra en líneas translúcidas; La Figura 2 es una vista vertical parcial en corte transversal tomada por debajo de la línea central del frente hacia atrás de la porción trasera del retrete de la Figura 1; La Figura 3 es una vista parcial en corte transversal tomada a lo largo de la línea 3-3 de la Figura 2; La Figura 4 es una vista parcial en corte transversal tomada a lo largo de la línea 4-4 de la Figura 2; y
La Figura 5 es una vista que muestra el separador en forma esquemática. Descripción Detallada de la invención La Figura 1 ilustra un retrete de presión 10 que tiene un depósito 12, una taza 14, un canal de chorro 16 (véase la Figura 2) y una trampa o separador 18 de acuerdo con la presente invención. Excepto por el separador, el retrete puede ser cualquier retrete adecuado de presión, tal como el diseño de dos piezas de descarga de bajo volumen que se muestra en la Figura 1, se proporciona un flujo presurizado de agua en cualquier modo conocido, que incluye por ejemplo, la utilización de la presión directa en la línea de agua, acumulando un volumen de agua presurizada en el depósito, o proporcionando una bomba para sumidero que presuriza el agua del recipiente o depósito. Las Patentes de los Estados Unidos Nos. 5, 305,475 y 5, 046,201 describen ejemplos de retretes de ayuda de presión que tienen mecanismos que generan el chorro de agua adecuado para uso con estos. La descripción de las características que generan y transportan el agua presurizada en estas patentes se incorpora en la presente como referencia en detalle completo señalado en la presente. En cualquier modo, el agua presurizada, que es mayor que la presión atmosférica, se hace pasar del depósito 12 a través de un canal de chorro 16. Normalmente, el canal de
chorro 16 es un pasaje formado en la base vitrea del retrete y se envuelve alrededor de la parte frontal de la taza 14, de modo que su salida sea dirigida hacia la parte posterior del retrete. El canal de chorro 16 puede terminar en un sumidero de taza 20, la trampa o separador 18 (en su pata superior) o en la unión del separador 18 y el orificio de taza 22, le proporciona un chorro directo de agua para obligar a que el desperdicio que se encuentra dentro de la taza se dirija hacia el separador 18. En el retrete 10 que se muestra en la Figura 1, el canal de chorro 16 termina en el sumidero de taza 20 con el chorro de agua que pasa a través del orificio 23. Como se muestra en las Figuras 1 y 2, la trampa o separador 18 se extiende a partir del orificio de taza 22 a lo largo de una trayectoria en serpentín en una configuración generalmente de horquilla con una sección transversal oblonga o en cierto modo redondeada (como se muestra en las Figuras 3 y 4) . La base del retrete 10 tiene una salida 24, de preferencia, contenida dentro de un plano esencialmente horizontal, en la parte inferior de la cual el separador 18 se monta sobre el extremo abierto de una línea de cañería de desperdicio (no se muestra) . De esta manera, el separador 18 crea una trayectoria para los contenidos en la taza 14 de manera que se dirijan hacia la línea de desperdicio durante el ciclo de descarga.
Con referencia a la Figura 2, la pata superior 26 de la trampa o separador 18 se extiende hacia atrás a partir del orificio de taza 22 hacia arriba y hacia atrás a un doblez, el diámetro interior del cual forma un vertedero o represa de agua 28, después de este punto el agua puede pasar a través de la porción corriente abajo del separador 18. En o inmediatamente corriente abajo de la represa 28 se encuentra una región alargada de "separación con aire" del volumen 30 la cual tiene un área en sección transversal más grande para acomodar el desperdicio y el agua es forzada a pasar con rapidez a través de la pata superior 26 por el chorro de agua. Su gran tamaño disminuye la probabilidad de que el desperdicio regrese hacia la taza. Una pata inferior 32 se extiende a partir de la represa 28 hacia abajo y hacia adelante en dirección del orificio 34 del cual se alinea con la salida de retrete 24. La represa 28 sigue un radio estrecho que cambia la dirección del flujo a través de la pata inferior 32 aproximadamente 180 grados de la dirección de flujo a través de la pata superior 26. Adyacente al orificio 34 en el extremo inferior de la pata inferior 32, la trampa o separador 18 tiene un desviador horizontal plano y corto 36 que se extiende entre la pared posterior de la pata inferior 32. El desviador 36 funciona para interrumpir el flujo a través de la pata inferior 32. Para el líquido y el bajo desperdicio masivo, el
desviador 36 mejora el flujo generando una baja turbulencia en la pata inferior 32. Para un desperdicio masivo más grande, el desviador 36 funciona para acumular la masa en la pata inferior 32 con el objeto de conseguir la concentración necesaria del material masivo requerido para iniciar un sifón, y de este modo, se realiza antes en el ciclo de descarga. La trampa o separador 18 es configurado y dimensionado de manera específica para conseguir en forma consistente una fuerza de tracción de sifón dentro del separador 18 que ayuda al chorro de agua cuando se evacúen grandes cantidades de desperdicio masivo de la taza 14 durante un ciclo de descarga. El separador 18 además es diseñado para conseguir el sifón sólo cuando una concentración de umbral del material masivo esté presente dentro del separador, que es cuando una cantidad suficiente de desperdicio sólido está presente en el separador 18. Ningún sifón es establecido sólo cuando el líquido o una cantidad insuficiente de masa (por debajo del umbral de la concentración) están presentes en el separador. La concentración de desperdicio masivo dentro de la pata inferior 32 se cree que será de significancia particular y es en esta región que se considera el umbral de concentración de desperdicio masivo. Con referencia a la Figura 5, la siguiente Tabla 1
resume los valores determinados que serán aceptables y preferidos para los distintos parámetros de diseño del separador .
Tabla 1 - Parámetros de diseño del separador. Los valores dados para los parámetros anteriores están en función del volumen del agua en la taza, así como también, del volumen y la velocidad del agua inyectada a través del canal de chorro durante el ciclo de descarga. Estos valores son dados en la siguiente Tabla 2.
Tabla 2 -Condiciones de retrete. Los inventores han determinado de manera empírica que el radio (r) de la represa 28 y el ángulo (?u) de la pata superior 26 de los parámetros horizontales son más sensibles con respecto al desperdicio masivo y la capacidad para conseguir un sifón. El ángulo (TD) de la pata inferior 32 tiene un efecto moderado, como la ubicación de configuración del desviador 34 (LB) y (hB) . •Los inventores también han determinado que una trampa o separador que tiene esta configuración puede desarrollar un sifón cuando la concentración de desperdicio masivo dentro de la pata inferior 32 se encuentre entre el 2 y 5% por peso (que incluye la masa líquida) , con el umbral preferido de concentración de desperdicio masivo que se encuentra en el 2.5% por peso. El radio de represa (r) entre la pata superior 26 y la pata inferior 32 es preferiblemente diseñado para que se encuentre entre 1.3-2.5 centímetros (0.5 y 1.0 pulgadas) . La pata superior 26 es diseñada de manera que se extiende hacia arriba y hacia atrás del orificio de taza 32 entre un ángulo ?0 30 y 45 grados de la horizontal. Y de preferencia, la pata inferior 32 se encuentra entre 40 a 60 grados de la horizontal. Los inventores han determinado de manera empírica que los parámetros señalados con anterioridad, un radio de represa
(r) de 2 centímetros (0.8 pulgadas) , un ángulo de pata superior (?u) de 32.5 grados y un ángulo de pata inferior (TD) de 50 grados son los más preferidos. Estos valores también son seleccionados para ayudar a desarrollar un perfil de flujo que lleve el material masivo a través y fuera del doblez interior de la represa de agua 28 y en dirección de la pata inferior 32. De preferencia, el desviador 34 se extiende una longitud (LB) entre 1.3-6.4 centímetros (0.5 y 2.5 pulgadas) en una altura (hB) entre 2.5-8.9 centímetros (1 y 3.5 pulgadas) . Los valores preferidos de estos parámetros, que corresponden con los valores de los otros parámetros señalados con anterioridad, son de 2.8 centímetros (1.1 pulgadas) y 3.0 centímetros (1.2 pulgadas), de manera respectiva. Estos valores proporcionan una interrupción suficiente de flujo a través de la pata inferior 32 de manera que aumente el material masivo en la misma sin cerrar el pasaje de manera excesiva. La altura y la longitud del resalte de desviación variarán hacia arriba y hacia abajo de manera proporcional al radio de la pata inferior. La verificación empírica ha establecido que un retrete con un separador de la presente invención ha mejorado el funcionamiento total del material masivo si se compara con los retretes similares convencionales de
presión de otro modo. Su capacidad mejorada para remover el material masivo permite que el retrete funcione a un volumen muy bajo de descarga, de 5.3 litros (1.4 galones) por descarga si se compara con los 6.1 litros (1.6 galones) por descarga en los retretes convencionales, y a una velocidad más baja de chorro, de preferencia, de 8-10 metros por segundo (de manera más preferible, 8.5 m/s). De esta manera, el retrete mejorado consume menos agua, funciona de manera más silenciosa y maneja mejor el desperdicio masivo que los retretes convencionales de presión . Los estudios empíricos conducidos para establecer el manejo mejorado de la masa o volumen del retrete y la trampa o separador de la presente invención incluyen la verificación del pedazo de pulpa, la bola de pulpa y la pasta, que son comúnmente efectuados por uno o más participantes en la industria para probar el funcionamiento de la descarga de un retrete. El presente retrete ha mostrado al menos un 15% y en algunos casos un 33% de mejora en el número de pedazos de pulpa (por ejemplo, elaboradas de múltiples secciones de papel sanitario de múltiples pliegues) con la capacidad para ser evacuados de la taza en una descarga única cuando se compara con los retretes convencionales de presión. Las pruebas de la carga de bola de papel (papel sanitario
arrugado en una bola) han mostrado que el presente retrete puede evacuar en la primera descarga aproximadamente el 90% de 50 bolas de papel y el 50% de 60 bolas de papel, con el resto que es removido en la segunda descarga y sin ninguna obturación del separador. Estos resultados no son conocidos que hayan sido duplicados en los retretes convencionales de presión. Debe .observarse que 50 bolas de papel de 3.8-5.1 centímetros (1.5-2 pulgadas) de papel sanitario de pliegue único representa aproximadamente el 4% de la concentración del material masivo. Debe apreciarse que una modalidad preferida de la invención ha sido descrita con anterioridad. Sin embargo, muchas modificaciones y variaciones a la modalidad preferida serán aparentes para aquellas personas expertas en la técnica, las cuales estarán dentro del espíritu y alcance de la invención. Por lo tanto, la invención no debe ser limitada a la modalidad descrita. Para evaluar el alcance total de la invención, deben ser referidas las siguientes reivindicaciones. Aplicabilidad Industrial La invención proporciona un retrete de presión con un diseño mejorado de la trampa o separador que permite que el retrete descargue de manera más efectiva el material de desperdicio masivo estableciendo una fuerza de tracción de sifón en el separador cuando una cantidad
suficiente de material masivo este presente dentro del separador. Se hace constar que con relación a esta fecha el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.