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Patent Searching and Data


Title:
TWO-CHANNEL TOILET FOR THE REMOVAL OF SEWER GASES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/145582
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a toilet designed for the simultaneous removal of sewer gases and solid and liquid waste using the same route, without altering the siphon mechanism or water consumption. For this purpose, an independent route is generated for the gases. The channel can be duplicated in the toilet bowl, the rear sleeve connecting to the discharge pipe, or both. In the first embodiment (figure 3), the double-trap siphon requires a secondary channel (14) which leads the gases to the ascending branch of the siphon trap below the level of the water. A micro-computer (17) controls the process. The second embodiment (figure 2) requires a double rear connecting sleeve: a conventional channel for the waste and another parallel channel for the gases (20). Both have a single rear connection to the discharge pipe (7). In the third embodiment (figure 4), the gas pipe of the toilet (15) does not reach the siphon, with a double rear sleeve (20) and a non-return valve (18) being required.

Inventors:
PÉREZ ALFRANCA, José María (Plaza de San Francisco n° 8, 7° derecha, Zaragoza, 50006, ES)
Application Number:
ES2019/000006
Publication Date:
August 01, 2019
Filing Date:
January 23, 2019
Export Citation:
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Assignee:
PÉREZ ALFRANCA, José María (Plaza de San Francisco n° 8, 7° derecha, Zaragoza, 50006, ES)
International Classes:
E03D9/04
Foreign References:
US20170152655A12017-06-01
EP0651098A21995-05-03
US20150074886A12015-03-19
US2023127A1935-12-03
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Claims:
REIVINDICACIONES

1 RETRETE DE DOBLE TRAMPA SIFONICA (Fig 3) que tiene dos caminos paralelos: uno convencional para el detritus y otro secundario (14) para gases, que se une en la rama ascendente de ¡a primera U del sifón, justo por debajo del nivel de agua de la trampa sifónica. Este nivel de agua actúa como sello hidráulico que impide el retomo de los gases del alcantarillado para ambos trayectos.

2 RETRETE DE DOBLE TRAMPA SIFÓNICA (Flg. 3) que de acuerdo con las reivindicación 1 está conectado a un grupo electromecánico (8) que aspira los gases por detrás y bajo el asiento y los envía a la parte posterior de la trampa sifónica justo por debajo de su nivel de agua,

3 RETRETE DE DOBLE TRAMPA SIFÓNICA (Flg. 3) que de acuerdo con las reivindicaciones 1 , y 2 dispone de un micro-computador (17) y de sensores que le indican el momento en que se encuentra la descarga. 4 ASIENTO DE RETRETE CON MANGUITO POSTERIOR DE DOBLE VÍA (Fig. 2) en el que el manguito de conexión con el vertido (20) tiene doble luz: una principal para las deposiciones sólidas y liquidas y otra secundaria para gases.

5 MANGUITO DE CONEXIÓN POSTERIOR DE DOBLE VÍA (Fig. 2) que de acuerdo con la reivindicación 4 presenta por delante dos conexiones: una principal para el sifón (12) y otra secundaria para los gases (11). Por detrás tiene una única conexión común (13) con la que se une al vertido (7),

6 MANGUITO DE CONEXIÓN POSTERIOR DE DOBLE VÍA (Fig. 2) que de acuerdo con las reivindicaciones 4 y 5 mantiene en sus dos vias la longitud suficiente para la formación de la cohesiva y eficiente columna de agua.

7 MANGUITO DE CONEXIÓN POSTERIOR DE DOBLE VÍA (Fig. 2) que de acuerdo con las reivindicaciones 4, 5 y 6 aloja en su conexión para gases (1 1 ) una válvula unidireccional antirretorno (18) o en su ausencia un tapón.

8 RETRETE DE DOBLE VÍA CONTINUA (Fig. 4) que combina los dos modelos precedentes en el caso de que en conducto de gases de la taza (15) no alcance el sifón o esté incluso fuera de él. Aquí el trayecto del retrete (15) deberá ser completado con un manguito de conexión posterior de doble vía (20), con su correspondiente válvula unidireccional antirretorno (18).

Description:
D E S C R I P C í Ó N

RETRETE DE DOBLE VÍA PARA ELIMINACIÓN DE GASES FECALES SECTOR PE LA TÉCNICA

La presente invencion pertenece al sector de los inodoros. El propósito es la simultanea eliminación de los gases fecales durante la defecación, con dos claros objetivos completa eficacia y ahorro de agua.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

El 1775 Alexander Cumming patenté un tubo en forma de S horizontal, que, interpuesto en un flujo hidráulico descendente, sella las tubería previniendo el retomo de potenciales gases subyacentes, Si descomponemos ia S en dos codos o curvas da 180° cada una (Fíg, 1), obtenemos un primer codo de ISO 0 en forma de U vertical y un segundo en forma da U invertida. Enlazando ambos codos se componen los 360° del sifón,

Un líquido (agua) que fluyera de izquierda a derecha quedaría retenido en ei primer codo formando una trampa de agua, cuyo nivel vendría determinado por la altura del segundo codo. El nivel de agua permanece estable debido a que su exceso se derrama por el segundo codo. El nivel de la trampa de agua sella ei primer codo evitando el retorno de los gases subyacentes.

El diseño de Cumming tiene otra ventaja. Si el finjo de agua es suficientemente Intenso, se forme un émbolo en la rama descendente del segundo codo que, atraído por la gravedad, genera un efecto succión retrograda o de sifón que a su vez arrastra el contenido del primer codo, podiendo vaciar todo el sistema.

Ei dispositivo da Alexaoder Cumming colocado en un retrete (Fig. 1) y conectado al vertido (7) previene el retomo de los gases de la alcantarilla mediante el solio de la trampa de agua y además arrastra las deposiciones sólidas y líquidas al vertido (7), La descarga de agua draga ei sistema de doble ti por el mencionado efecto sifón, dejando un nivel de trampa de agua que actúa como válvula hidráulica antirretorno para los gases subyacentes.

De esta forma, ei diseño en forma de doble U aporta dos cualidades: 1 sello antirretorno para les gases de alcantarillado; y 2.~ vaciado del contenido del sistema cuando este se llena con una suficiente cantidad de agua. Este último efecto se basa en la‘'gravedad” y en la“fuerza cohesiva” de los líquidos.

En un retrete convencional (Fig. 1), el sifón tiene dos partes. Los primeros 270° forman una única pieza (2) con el receptáculo anterior o bol (6),

A esta pieza o taza (2), normalmente de cerámica, se le ha de añadir otra que comporte ios 90° restantes (3), Esta es una pieza libre, generalmente sintética, que sirve de ajuste y unión entre la taza y el vertido (7), cerrando el sifón. La importancia de la pieza libre,, o manguito de conexión posterior (3) con el vertido (7), radica en que aquí se forma la columna de agua cohesionada que, arrastrada por la“gravedad", genera la succión necesaria para dragar el sistema, vaciando el bol (6) y la trampa de agua del sifón.

Un retrete conlente o taza (2) (Fig. 1) se compone de: 1 un recipiente anterior de forma cóncava o bol (8) para recibir el detritus, con su asiento basculante con su tapa ; 2.- un sifón en forma da doble U horizontal da dos ramas desiguales: la trampa da agua de 270° y al manguito posterior (3) de 90° en forma de bastón; y 3,~ una fuente de agua, por ejemplo un tanque o cisterna (1), que libera la cantidad necesaria da liquido para activar el sistema. Ei tanque se conecta a la red general a través de una válvula o aforador de bella (4), y al bol (8) a través da una válvula cónica de descarga (5).

Para asegurar una eficiente función, ei inodoro debe reunir cuatro requisitos: 1°,- el sifón en doble U debe de tener sus ramas desigualas. Asi el codo posterior se aleva por encima del nivel de la trampa de agua del codo anterior, mientras su rama descendente o manguito en forma de bastón (3) supera la parte inferior del mismo, antes de conectarse con el vertido (7),

2°.~ la descarga de agua desde la cisterna o tanque (1) ai bol de la taza (6) debe da realizarse en una cantidad y tiempo determinados, para que el exceso de liquido sea capar de formar la columna cohesionada que el caer hacia el vertido (7) arrastre todo ei contenido de la taza, o sea, del bol y la trampa.

3°,- el peso de este émbolo de agua (sección y longitud de la columna descendiente de agua) debe de superar al retrógrado, es decir agua y heces, para ser capaz: de arrastrarlos. Esto afecta al diseño del manguito de conexión posterior (7), que debe tener una secoión y longitud determinadas,

4°.- el pistón de agua deja de empujar cuando ei aire entra en ei sistema, por lo que el cuarto requerimiento es que se mantenga la cohesión del liquido, lo que implica la necesidad de una absoluta ausencia de gas en su interior.

En una cisterna clásica o tanque (1), la cantidad y el tiempo de la descarga de agua son importantes. El intervalo de tiempo es de unos 4 segundos. Si la descarga es más lenta no se forma una columna cohesionada de agua ni por lo tanto ei esperado efecto succión. Los sucesivos diseños han Ido reduciendo los iniciales 20 litros a los actuales 4-8 litros, A pesar de ello los retretes consumen más del 30% del agua doméstica. Cualquier mejora adicional deberla tener este dato en consideración. Este ahorro es boy tan importante que Bill Gates ha subvencionada un retrete destinado a! tercer mundo que funciona sin aportación alguna de agua.

En resumen: un retrete corriente (Fig, 1) se compone de:

a,- tanque de agua (1 ) que se carga mediante una conexión a la red de agua, regulada por una válvula de flotador de boya o aforador (4), Una amplia válvula cónica de vaciado (5) descarga el contenido en ei bol (6),

b.- taza, o retrete propiamente dicho (2), compuesta por un recipiente cóncavo anterior o bol (6) y los ¾ (270°) anteriores del sifón.

c.- manguito de conexión posterior (3) que empalma con el vertido (7), Otros modelos menos comunes no son parte de nuestro estudio.

Parece Incorrecto llamar Inodoro a un rétate, porque, a pesar de que evita el retomo de gases del alcantarillado, no elimina los gases que se liberan con la defecación. Para esto se dan propuesto muchas soluciones, pero la más corriente es extraer el aire poluclonado del bario tomada o pasivamente, tos gasee fecales son una mezcla de: a/ aire Ingerido: oxigeno y nitrógeno principalmente; b/ una pequeña cantidad de gases inflamables que resultan de ia fermentación orgánica como el metano y el hidrógeno; d un grupo

heterogéneo de gases que le dan su olor característico como son el sulfuro de hidrógeno, el indo!, el esoatol y los ácidos earboniio y butírico.

A estos gases se añaden partículas en suspensión que en realidad se trata de materia fecal compuesta en un 50% por bacterias,

Gases y partículas dan al retrete su connotación escatológlca por lo que históricamente se les confina fuera del entorno habitual. Hoy en día se tienden a integrar en los ámbitos doméstico y urbano, por lo que parece más necesario que nunca eliminar estos gases y partículas de forma completa y económica, ya no solo por su organolepsia sino además por necesidad higlénico-sanitaria. Aquí es donde consideramos que nuestro proyecto no solo es viable y eficiente sino fácil da ejecutar y conveniente para la salud.

Asi que tenemos importantes razones para eliminar los gases fecales en su origen, es decir, en el receptáculo inicial o bol de la taza. Para conseguir esto se han propuesto diferentes modelos y sistemas emplazados por lo general en el asiento del retrete, tos gases capturados son tratados de formas diversas: filtrados, enviados al exterior o incluso al vertido por otro o por el mismo conducto que las deposiciones. Muestro modelo se encuadra en este último concepto: el de la eliminación de los gases fecales al mismo tiempo y por el mismo camino que las heces.

Hemos encontrado diversas propuestas para este ultimo concepto, que podamos resumir en dos: el E03D9 / 04 y el 11820090307831 A1. El primero presenta un sistema de aspiración en a! asiento del retrete conduciendo los gases a un sifón invertido. El segundo as igual pero con un sifón convencional. El resto de modelos hacen más o menos lo mismo, pero ninguno de ellos, Incluidos los dos referidos, considera la integridad de los cuatro mecanismos que hacen que el sifón funcione. La formación del émbolo y la cohesión dei fluido son vitales para que la gravedad cree la succión necesaria que vacie el sistema. La inyección de gas en la columna liquida reduce su cohesivídad, debilitando o anulando la aspiración retrógrada. En el mejor de ios casos, éste defecto podría compensarse aumentando considerablemente la descarga.

La alteración del mecanismo sifonico que textos estos modelos, sin excepción, producen es lo que ha Impedido que ninguno de ellos se haya popularizado y es en lo que se basa la diferencia con el que presentamos. Proponemos la completa eliminación de loe gases fecales sin alterar en absoluto el mecanismo del sifón ni aumentar el consumo de agua. EXPLICACION DE LA INVENCION

Un retreta convencional (Fig, i ) as un dispositivo o taza (2) en el que al detritus liquido y sólido depositado en un receptáculo cóncavo o bol (6) es enviado al vertido (?) a través de un conducto de sifón de doble ti

Junto al dispositivo hay un asiento con su tapa y un tanque de agua (1 ) que activa el sistema. El agua pasa del tanque (1 ) al bol (6), de aquí al sifón, y del sifón con su manguito de conexión posterior (3) al vertido (?).

El movimiento del agua draga el sistema siempre que se den las condiciones adecuadas en términos de volumen, tiempo y eoheslvidad, Es decir: un mínimo de agua (4-8 litros), un máximo de tiempo (4-5°) y la ausencia absoluta da aíra.

El ob|eto de la invención es la simultánea eliminación de los gasas fecales junto a las deposiciones. Para ello los gases depon ser capturados en su origen, es decir, en el bol (8) o concavidad de la taza. Desde aquí deben ser guiados al vertido (7) sin alterar el mecanismo del sifón. Para conseguir esto el gas y el agua deben ir por caminos distintos. Con ello se conserva la cohesivídad de ía columna del líquido, permitiendo el adecuado efecto aspirativo del sifón,

Si líquidos y gasee no pueden ir mezclados, la única solución posible es la duplicación da las vías, lo que implica un nuevo conducto accesorio para loe gasas. La duplicidad se puede realizar en la taza, en ei manguito de conexión posterior o en ambos, Esto brinda tres posibilidades:

1 a .- por delante, en la taza (Fig. 3), un nuevo conducto (14) paralelo al bol, se abre en la paite afta da la taza conduciendo lo gases hasta la rama ascendente de la primera U del sifón, justo por debajo de nivel de agua de la trampa,

2T~ por detrás (Fig, 2), el manguito de conexión so duplica (20),

Aunque el concepto de duplicidad es común, los modelos 1 y 2 difieren en su funcionamiento, por lo que hasta aguí se generan dos variedades: la doble trampa sífOnica anterior (Fig. 3) y el manguito posterior doble (20) (Fig, 2),

3 a . - consideramos un tercer modelo (Fig. 4) que combina los dos anteriores para el caso en que el nuevo conducto anterior (15) no alcance el nivel de la trampa de agua del sifón, Evitar la válvula de agua obliga a duplicar el trayecto a lo largo de todo el recorrido. Así ei conducto estarla formado por el trayecto de gas de la taza (15), una válvula acórrateme (18) y un magullo posterior de doble luz (20). Se configura asi el retrete de doble vía continua (Fig. 4).

1 El modelo de doble trampa alfeñica (Fig. 3) consigue la eliminación de gases al vertido duplicando el diseño de Áíexander Cummíng en el primer codo del sifón. Aquí se preservan el segundo codo y ei manguito de conexión. El nivel de agua de la trampa acida como permanente válvula antírretomo tanto para el bol (6) como para el conducto accesorio para los gases (14),

La doble vía: bol (6) y conducto accesorio de gases (14) se inicia en la parte superior de la taza. Todo el contenido se dirige a la rama ascendente de la primera ü, quedando bajo al nivel de la trampa da agua, tos gases aquí liberados asciendan hacia la segunda U y de aquí al vertido (7).

En este modelo la separación de gases y líquidos corre a cargo de un micro- computador (17) que detiene la función del grupo motorizado (8) durante ios breves instantes de la descarga. El descenso del nivel en el bol producido por la descarga compensa la pausa de aspiración durante la misma. Cuando el nivel llega al mínimo el grupo se reactiva y prosigue la evacuación de gases. El computador dispone de sensores que le indican el momento en que se encuentra la descarga, Un punto adecuado para ellos es el aforador (Fig. 1 (4)) Aquí (Fig. 3) las válvulas antirretomo (18) son solo complementarlas,

No hemos encontrada antecedentes de esta doble trampa sifóníea. 2.- Por detrás (Flg. 2) el manguito posterior de doble vía (20) se asocia a un grupo eléctrico convencional (8) que aspira y expele los gases desde la parte fija del asiento, en donde puede colocarse el pulsador de activación.

El nuevo doble manguito de conexión postenor (20) envía los gases a! vertido (7) sin mezclarlos con el agua. Los gases aspirados por detrás y por debajo del asiento son enviados por una manguera externa (9) a la boca menor (11) del doble manguito (20) y alcanzarán el vertido (?) fuera de la vía del agua.

La doble luz del manguito de conexión posterior (20) es el carácter distintivo con cualquier otro modelo precedente. El nuevo manguito conserva los 90° que completan ios 360 del sifón, asi como las conexiones tradicionales; una anterior (12) que lo une a la taza y por la que circulan agua y detritus, y otra posterior por la que se une ai vertido (13). Esta via preserva la función del sifón como en cualquier otro modelo clásico. Sin embargo el magüito tiene otra vía secundaria excéntrica o concéntrica con la principal que se conecta a la manguera externa (8) y que trae los gases del bol a través de una nueva conexión auxiliar (11). La conexión postenor (13) es común para sólidos, líquidos y gases, La vía principal para líquidos y sólidos mantiene asi la longitud suficiente para que se forme la necesaria columna cohesionada de agua que drague el sistema. Los gases serán evacuados más allá de este punto crítico. La conexión común (13) adapta el manguito a cualquier vertido,

Consecuentemente, el doble manguito de conexión posterior (20) tiene una conexión única para unirse al vertido (13), pero dos independientes por delante; una para líquidos y detritus de tamaño estándar (12) y otra menor o secundaria para gases (11), Es en esta última donde además so emplaza una válvula unidireccional antirretomo (18) o en su ausencia un tapón.

Este nuevo manguito puede, de este modo, ser utilizado en un retrete

convencional. En este caso el tapón es imprescindible, dejando asi ai conducto secundario de gases fuera de servicio,

A través de la conexión para gases (11) el manguito puede adaptarse a cualquier grupo extractor, incorporando la válvula antirretomo (18). La colocación del grupo motor (8) en la parte posterior deí asiento parece, aunque no imprescindible, si lo más conveniente. 3.- Si el conducto accesorio de gases de la taza cerámica (Fig, 4) queda por encima del nivel de agua de la trampa sifonica o por fuera de ella, ésta deja de actuar como válvula antirretoroo para el conducto de gas (15),

Aquí será necesario añadir una válvula antirretomo (18) y un manguito de conexión posterior de doble luz (20), Este tercer modelo se compone pues de un trayecto secundarlo en la taza (15) y de otro en el manguito de conexión postenor (20). Este retrete de doble via continua configura un doble camino que va a lo largo de todo el trayecto, desde el borde superior de la taza hasta el vertido.

REALIZACION PREFERENTE DE LA INVENCION

Presentamos tres modelos de retrete basados en el concepto de la doble vía para la eliminacion simultánea de los gases fecales durante la defecacion.

El desdoblamiento de la vía puede ser en la taza del retrete (Flg, 3), en el manguito de conexion posterior (Fig. 2) con et vertido o en ambos (Flg. 4).

El desdoblamiento en al manguito de conexión posterior (Fig.2 ) es un doble tubo paralelo excéntrico o concéntrica con la forma de bastón (20): codo de 90° seguido da una rama descendente gue empalma non el vertido (7),

Esta nueve manguito posterior (20) presenta una dtee conexión anterior para unirse al sifon (12) y al conducto que aporta los gasas (11 ), y una única conexion posterior (13) que empalma con el vertido (7).

La vía principal que conduce el detritus sólido y liquido es similar a la de cualquier otro manguito convencional cont una longitud en la rama

descendente capaz de albergar una cohesionada y eficiente columna de agua

que genere la succión necesaria para vaciar el sistema

La vía secundaria para los gases, excéntrica o concentrica, es paralela e independiente de la principal y libera el gas una vea sobrepasada ésta.

El manguito llene por dotante una conexión estándar pera el sifon do la taza (12) y otra menor para el conducta de te gases (11), En esta altea se una válvula unidireccional (18) antlrretorno o en su ausencia un tapón.

Ambas vías tienen una única y común conexión (13) con el vertido (7).

El desdoblamiento en la tea (Fig 3) tazaconsiste en un conducto secundario (14) y

paralelo al principal que componen bol y sifón, Este conductor secundario para

gases se abre, como al bol, en la paste ata do la laza del retrete y tenate m la rama ascendente de la pernera O del site, bajo ei nivel da ia trampa de agua, El resto del sifón y el manguito de amaxsén posterior son apul eonvandoealea.

Un micro-computaodr (17) interrumpe brevemente el flujo de gases durante la descarga pera evitar la meada de gases y líquidos. Esta breve suspensión de la aspiración es compensada por el propio dragado del sifón, Cuando el nivel de agua llega al mínimo, os sistema de aspiración se reactiva.

El programador precisa sensores gue le Indican en qué punto so encuentra la descaros. El afbrador del tanque (4) puedo albergar uno da estos sensores, El desdoblamiento de ambos tramos( Fig. 4) es necesario cuado por delante

el conducto secundario para gases (15) de la tea no alcanza el aitón o es

Aguí para impedir el reflujo se añadan um válvula unídirecional (18) y un manguito posterior doble (20), que completa el desdoble en todo el metedo. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Figura 1: representación esquematica de un retele convencional. Tres partes: tanque de agua (1); taza o retrete propiamente dicho (2); y manguito de conexion posterior (3). El tanque o cisterna alberga un sistema de llenado de boya o aforador (4) y una válvula cónica de descarga (5}.

La tea (2) es una pieza, generalmente cerámica, compuesta de un receptáculo cóncavo o bol (6) y dé las % pastes anteriores del sifón.

El manguito de conexión posterior (3), generalmente sintético, es una pieza libre con forma de baston que aporta te 90° finales del sifon y que sirve, con su rama descendente, de conexion entre la taza (2) y el vertido (7).

Figura 2: intrate con manguito de conexión posterior de doble luz

El grupo motor (8) se ernptea, preferentemente, en la parte posieiter del asiento, donde les pases son aspturados.. De aquí son aviados a través de una maguera exlema (9) al manguito de doble luz (20) y de aquí al vertido (7). Estas piezas se unen mediante conexiones (10 y 11), Ei doble manguito se une por delante el sifón mediante conexión estándar (12) y por detrás al vertido mediantes une conexión única (13) común pera pasea, líquidos y sólidos.

En resumen, el nuevo manguio (20) queda configurado con una doble luz concéntrica en esta figura, y 3 conexiones: 2 hada delante para le taza (12) y los gases (11), y una común por detrás (13) con el vertido.

En la conexión para gases (11) se emptaa una válvula antlrreHuje (18) o en su ausencia un tapón. El grupo motor (0) captura e impulsa los gases fecales desde el asiento al vertido sin afectar al mecanismo del sifon,

Figura 3: retrete con sifon de doble trampa donde la trampa de agua del primer codo recibe dos vías: la del Bol (i) con agua y necea, y la de los gases (14).

Ésta lo hace en la rama ascendente de la primera U, por debajo de su nivel de agua, que se comporta para ambas como válvula antsrretomo.

El grupo motorizado (8) está situado en la parte posterior del asiento y pueden verse la batería recargable (18) el micro-computador (17) y una válvula antírreflujo (18) de apoyo. Este grupo capta los gasea por detrás y befo el asiento y los envía a ia segunde rama de la U bajo el nivel de agua.

De aguí pasan a le segunda parte del sifón y el vertido (7). Ei mlcrocomputador (17) controla todo el proceso

Figura 4: retreta de doble vía continua. La vía del gas (15) está fuera de la trampa del sifón quedando en continuidad con un manguito posterior de doble vía similar al de la Fig. 2 (20). Aquí se necesita une válvula antirreflujo (18), Figura 5: Ejemplo coman de disposición liodiontai de grupo motejado (8) con batería recargable (16), micro-computador (17), filtro (19), motor (21) con álabes (22), válvula antirreftujo (18) y conexion de salda (10).