АВТОМАТИЧЕСКАЯ ДУШЕВАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1994 года по МПК E03C1/04 A47K3/22 

Изобретение относится к санитарно-техническому оборудованию и может быть использовано в общественных банях и душевых кабинах.

Известна душевая установка, состоящая из смесительной камеры, внутри которой расположены два запорных органа, один из которых конусной формы с возможностью возвратно-поступательного движения и контактирования с одной стороны с конусным седлом, содержащим входные и отводные каналы, а с другой стороны - с другим запорным органом, перекрывающим перепускное отверстие и закрепленным на поворотном валу, жестко соединенным с рычагом включения, расположенным вне смесительной камеры [1].

Недостатком душевой установки является неконтролируемый расход воды, заключающийся в том, что оплата за водную процедуру непропорциональна израсходованному объему воды моющимся.

Цель изобретения - обеспечение пропорциональности оплаты за водную процедуру израсходованному объему воды.

Это достигается тем, что в автоматической душевой установке, состоящей из смесительной камеры, внутри которой расположены два запорных органа, один из которых конусообразной формы с возможностью возвратно-поступательного движения и контактирования с одной стороны с конусным седлом, содержащим подводящие и отводящий каналы, а с другой стороны - с другим запорным органом, смонтированным с возможностью поворота его на валу и прижатия к кромке перепускного отверстия, а поворотный вал связан с рычагом включения, причем на конце рычага включения на упругом шарнире закреплен сбросный лоток, расположенный в конце вертикального канала перемещения жетона, причем в нижней части вертикального канала у стенки, противоположной смесительной камере, выполнен отступ.

Новизна предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом заключается в том, что вместо механизма ручного включения предложен механизм автоматического включения специальным жетоном, обеспечивающим контролируемый отпуск воды потребителю, пропорциональной стоимости опущенного в вертикальный канал жетона.

Исследование известных в науке и технике решений показало, что применение в автоматической душевой установке признаков, указанных в ограничительной и отличительной частях формулы изобретения не было обнаружено. Тогда как только совместное их применение приводит к достижению поставленной цели. Это свидетельствует о том, что заявленное техническое решение, содержащее всю приведенную совокупность признаков, соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг.1 изображены механизмы включения и смесительная камера, продольный разрез; на фиг.2, 3, 4 - виды механизма соединения рычага со сбросным лотком; фиг.5 - вид по стрелке В на фиг.2.

Автоматическая душевая установка состоит из смесительной камеры 1, в конусном седле 2 которой выполнены подводящие 3, 4 и отводящий 5 каналы. В смесительной камере размещен запорный орган 6 конусной формы с возможностью возвратно-поступательного движения. К узкому основанию запорного органа 6 жестко прикреплен шток 7 с экраном на конце, размещенным в отводящем канале 5. На дне смесительной камеры 1 выполнено перепускное отверстие 9, перекрытое изнутри запорным органом 10, жестко соединенным с валиком 11, на свободном конце которого, размещенном снаружи, жестко закреплен рычаг 12 включения с возможностью свободного поворота до упора 13 вокруг оси валика 11 и контактирования своим концом с жетоном 14, выполненным в виде круглой пластины и свободно падающим в вертикальном канале 15. Вверху вертикального канала 15 выполнено приемное отверстие 16 для жетона 14. Конец рычага 12 осью 17 соединен со сбросным лотком 18 с возможностью свободного поворота, при этом на оси 17 навита пружина 19, концами закрепленная в отверстиях, выполненных в рычаге 12 включения и сбросном лотке 18. Пружина 19 удерживает торцы рычага 12 и сбросного лотка 18 в прижатом друг к другу положении. В противоположной от рычага 12 включения стенке 20 вертикального канала 15 выполнен под углом 90^о отступ 21 с возможностью размещения в нем жетона 14. Внизу вертикальный канал 15 соединен с камерой 22, в верхней части которой размещен рычаг 12 включения, а нижняя часть служит в качестве жетононакопителя.

Автоматическая душевая установка работает следующим образом.

Для приема водных процедур под душем необходимо приобрести достаточное количество жетонов 14. Для пуска душевой установки жетон 14 следует опустить в приемное отверстие 16, после чего, падая вниз по вертикальному каналу 15, жетон 14 ударяет по концу рычага 12 включения, преодолевая таким образом силу прижатия запорного органа 10 к кромке отверстия 9, поворачивает систему запорный орган - рычаг 12 включения - сбросный лоток 18 по часовой стрелке до контакта рычага 12 включения с упором 13. Как только рычаг 12 включения займет наклонное положение, жетон 14 совершит движение вправо по его наклонной плоскости, по сбросному лотку 18 и займет крайнее положение на крайней его кромке, коснувшись боковой стенки 20 под отступом 21.

Из уравнения моментов сил относительно валика 11 можно определить необходимую силу удара жетона 14 по рычагу 12 включения для преодоления силы прижатия запорного органа 10 к кромке перепускного отверстия 9, а именно
G_уд = , (1) где Р - сила прижатия запорного органа 10 к кромке перепускного отверстия 9; l, L - радиус положения запорного органа 10 и точки контакта при ударе жетона 14 по рычагу 12 включения.

Допустим, что напор воды в подводящих каналах Н = 5 м, а диаметр перепускного отверстия 9d_g = 8 мм, то сила Р = 0,25 кг. Примем l = 10 мм, L = 100 мм, тогда
G_уд = = 0,025 кг=25г
Сила удара жетона зависит от его массы и высоты его падения по вертикальному каналу 15 - Z_к, создающей определенную скорость жетона при ударе, которая может быть определена по формуле (1)
v= , (2) а сила удара жетона 14 по рычагу 12 включения может быть определена по формуле (1)
G_уд = (3) Здесь m, v - соответственно масса и скорость; Δ t - время удара.

Допустим, что высота падения, т.е. высота вертикального канала 15, Z_к = 0,5 м, а продолжительность удара Δ t = 0,1 с. Определим необходимую массу жетона для G_уд = 0,025 кг
0,025 = ,
m = 0,8 г
С учетом инерционности запорного органа 10, рычага 12 включения для пуска в работу душевой установки по весу вполне пригодна трехкопеечная монета, т. е. в качестве жетона может быть использована монета ценой 3 коп. Поворотом рычага 12 включения и запорного органа 10 будет открыто перепускное отверстие 9, снижено давление в смесительной камере 1 практически до уровня атмосферного давления. Давлением воды в подводящих каналах 3, 4 запорный орган 6 будет отжат от конусного седла 2, после чего произойдет поступление холодной и горячей воды из подводящих каналов 3, 4 в отводящий канал 5 и в смесительную камеру 1, вытесняя вниз запорный орган 6 до упора его в запорный орган 10. Напором воды в смесительной камере 1 запорный орган 6, воздействуя на запорный орган 10, повернет его вокруг оси валика 11, прижмет к кромке перепускного отверстия 9. Одновременно с поворотом запорного органа 10 произойдет поворот рычага 12 включения в исходное положение (фиг.1). При повороте рычага 12 включения в исходное положение сбросный лоток 18, опираясь о жетон 14, опорой которого в это время будет отступ 21, совершит поворот вокруг оси 17, преодолев сопротивление пружины 19. Одновременно с поворотом сбросный лоток совершит движение вверх вместе с рычагом 12 включения, освободив жетону 14 путь вниз, в результате чего он под действием собственного веса упадет вниз камеры 22, т.е. жетононакопитель. После перекрытия перепускного отверстия 9 запорным органом 10 вся вода устремится в отводящий канал, в душевую сетку. Экран 8 в этот момент займет крайне нижнее положение, испытывая воздействие потока воды, создаст достаточную силу тяги, чтобы привести в движение вверх запорный орган 6, величина которой определяется по известной формуле (2)
P_т= c·s , (4) где С - коэффициент сопротивления экрана; S_м - площадь миделевого сечения экрана; ρ- плотность воды; v - скорость потока воды.

Движение запорного органа 6 вверх сопровождается пропуском воды через зазор между широким его основанием и стенкой смесительной камеры 1, расход которой может быть представлен в виде (2)
Q= , (5) где μ - коэффициент расхода зазора; ω₃ - площадь живого сечения потока в зазоре; Δ Р - перепад давления воды над и под запорным органом 6; ρ - плотность воды.

Перепад давления Δ Р создается силой тяги Р_т на экране 8, поэтому
ΔP = = ,
(6) где ω_з.о - площадь сечения большого основания запорного органа 6.

Поставим значение Δ Р из формулы (6) в формулу (5), получим
Q=μ·ω_з·v (7)
Продолжительность движения запорного органа 6 из крайне нижнего положения до конусного седла 2 составит
t = = ,
(8) где l, ω - длина и площадь поперечного сечения смесительной камеры 1.

Формула (8) показывает, что время одной процедуры обратно пропорционально скорости движения воды в отводящем канале.

Найдем объем воды, отпускаемой выключателем на одну процедуру, стоимостью в один жетон
W=t·v·ω_ок= ,
(9) где ω_o.к - площадь сечения отводящего канала.

Формула (9) показывает, что каждому включению душевой установки соответствует постоянный объем воды, затрачиваемый на водную процедуру, так как все величины, входящие в правую часть формулы, отражают геометрические размеры выключателя, а также гидравлические постоянные, характеризующие эти размеры, поэтому
= const (10)
Продолжительность каждой процедуры зависит от расхода, а именно
t = =
(11)
Предлагаемое устройство обеспечивает контролируемый расход воды душевыми установками, повышает эффективность и дополнительно к этому способствует воспитанию бережливости к воде и природным ресурсам.

Использование: санитарно-техническое оборудование общественных бань и душевых кабин. Сущность изобретения: автоматическая душевая установка снабжена камерой, выполненной в верхней части с уступом и вертикальным каналом, при этом рычаг, соединенный с приводным валом, размещен в камере и имеет на свободном конце закрепленный на упругом шарнире сбросной лоток, взаимодействующий со стенкой вертикального канала над уступом камеры при горизонтальном положении рычага. 5 ил.

АВТОМАТИЧЕСКАЯ ДУШЕВАЯ УСТАНОВКА, содержащая смесительную камеру с подводящими и отводящим каналами и перепускным отверстием в нижнем торце, размещенные в смесительной камере два запорных элемента, один из которых выполнен конусообразной формы с возможностью возвратно-поступательного перемещения и взаимодействия с одной стороны с седлом конусной формы, а с другой - с вторым запорным элементом, установленным на приводном валу с возможностью поворота и перекрытия перепускного отверстия, и рычаг, соединенный с приводным валом, отличающаяся тем, что она снабжена камерой, выполненной в верхней части с уступом и вертикальным каналом, при этом рычаг размещен в камере и имеет на свободном конце закрепленный на упругом шарнире сбросной лоток, взаимодействующий со стенкой вертикального канала над уступом камеры при горизонтальном положении рычага.