ПАРА ДИСКОВ ИЗ ТВЕРДОГО МАТЕРИАЛА И ДИСК ИЗ ТВЕРДОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2004 года по МПК F16K11/74 F16K3/08 

Настоящее изобретение относится к паре дисков, изготовленных из твердого материала и предназначенных для образования регулирующих элементов смесительного клапана так называемого последовательного действия, и к диску из твердого материала.

Смесительные клапаны так называемого последовательного действия (в дальнейшем обозначаемые как последовательные смесители) представляют собой смесители, в которых один подвижный и обладающий одной степенью свободы регулирующий элемент во время полного хода, начиная от исходного положения, в котором расход воды через смеситель можно перекрыть полностью, перемещается на первом этапе рабочего цикла, во время которого через смеситель проходит только холодная вода, расход которой при перемещении этого регулирующего элемента постепенно возрастает до предварительно установленного максимума, затем на втором этапе рабочего цикла (стадия смешивания), обеспечивается смешение горячей воды с холодной в постепенно возрастающей пропорции вплоть до того момента, когда через смеситель начинает проходить только горячая вода, и, наконец, на третьей стадии рабочего цикла снижается расход горячей воды, теоретически вплоть до полного перекрытия смесителя; причем практически большинство смесителей по причинам, связанным с их безопасным использованием, выполняются таким образом, чтобы их нельзя было случайно открыть и установить в опасное для пользователя положение, при котором через смеситель проходит только горячая вода.

Большинство известных смесителей обладают весьма ограниченной зоной рабочего хода, в которой происходит смешивание холодной и горячей воды, особенно в тех случаях, когда вытекающая из смесителя вода проходит через устройство, обладающее значительным гидравлическим сопротивлением, например через душевую головку.

В известных смесителях смешивание холодной и горячей воды осуществляется в основном путем постепенного увеличения поперечного сечения канала для горячей воды с одновременным уменьшением поперечного сечения канала для холодной воды. Такой способ позволяет поддерживать по существу постоянным расход смешенной воды, однако при этом не удается добиться достаточно удовлетворительного характера изменения температуры вытекающей из смесителя воды.

В раскрытом в IT 722831 и разработанном ранее тем же изобретателем, смесителе, который, правда, не является смесителям последовательного действия, процесс смешивания холодной и горячей воды разбит на два этапа: на первом этапе процесса смешивания поперечное сечение канала для прохода холодной воды остается постоянным, а поперечное сечение канала для прохода горячей воды увеличивается, в отличие от этого на втором этапе поперечное сечение канала для прохода горячей воды остается постоянным, а поперечное сечение канала для прохода холодной воды уменьшается. В результате не только создается возможность необходимого изменения расхода смешанной воды, но и обеспечивается более удовлетворительный характер изменения ее температуры. Однако для этого в таком известном устройстве в качестве собственно клапана используется клапан, который выполнен в виде пробки с двумя степенями свободы и который нельзя очевидно использовать ни в последовательном смесителе, ни в клапане с дисками из твердого материала.

Кроме того, в известных вариантах последовательных смесителей с дисками из твердого материала один диск выполнен неподвижным, а другой - подвижным, и по крайней мере подвижный диск имеет дугообразные окна для прохода воды, которые взаимодействуют с соответствующими окнами неподвижного диска. При такой форме окон и при достаточно большом расходе воды диски должны иметь сравнительно большой диаметр, что, как очевидно, увеличивает размеры клапанов и требует использования для их размещения относительно больших по габаритам корпусов. Кроме того, такие смесители имеют большую поверхность контакта между неподвижным и подвижным дисками и, как следствие этого, обладают относительно большим трением, что, естественно, затрудняет процесс управления смесителем. И, наконец, изготовление отличающихся друг от друга неподвижных и подвижных дисков для таких смесителей связано с большими затратами, поскольку для их изготовления требуется использовать разные пресс-формы.

Значение перечисленных выше недостатков проявляется неодинаково в различных случаях применения смесителей с изготовленными по-разному дисками различной формы, которые должны по крайней мере частично удовлетворять различным требованиям. Изменение формы подвижного диска обычно сопровождается необходимостью соответствующего изменения формы и неподвижного диска. Поэтому при большом количестве дисков различной формы затраты на их изготовление существенно возрастают.

Из RU 2067713 известна также пара дисков из твердого материала, одного неподвижного и одного подвижного, предназначенных для использования в качестве элементов регулирования смесителя так называемого последовательного действия, причем такие диски во время рабочего хода имеют возможность только взаимного относительного поворота вокруг центра вращения, при этом неподвижный диск имеет два окна для прохода воды, а подвижный диск имеет по крайней мере одно окно для прохода воды и на всей первой части неподвижного диска, которая расположена по одну сторону от первой прямой линии, проходящей через центр вращения, вообще отсутствуют окна, оба окна неподвижного диска в сумме занимают не всю вторую часть неподвижного диска, которая расположена против первой части неподвижного диска по другую сторону от первой прямой линии, оба окна неподвижного диска разделены друг от друга ребром, минимальная ширина которого по крайней мере на его части создает необходимое уплотнение, вся часть подвижного диска, которая расположена по одну сторону от второй прямой линии, проходящей через центр вращения, не имеет окон, а окна подвижного диска занимают в сумме только часть второй части подвижного диска, расположенной против первой части подвижного диска по другую сторону от второй прямой линии.

Однако в этой паре дисков каждое окно неподвижного диска имеет в поперечном сечении форму, с помощью которой трудно получить удовлетворительный характер изменения температуры вытекающей воды при поддержании ее постоянного расхода, добиться компактного размещения дисков в корпусе при сохранении большого расхода воды, облегчить процесс управления смесителем.

Учитывая эти обстоятельства, основной задачей настоящего изобретения является разработка двух дисков из твердого материала, предназначенных для использования в качестве элементов регулирования последовательного смесителя, в котором неподвижный диск может работать в паре с подвижными дисками различной формы, которая определяется требованиями, предъявляемыми к имеющим различное назначение смесителям.

Задачей настоящего изобретения является также снижение затрат на изготовление смесителей, поскольку оно позволяет использовать в паре с имеющими различную форму подвижными дисками унифицированные имеющие одинаковую форму неподвижные диски.

Другой задачей настоящего изобретения является создание двух дисков из твердого материала, предназначенных для использования в качестве элементов регулирования последовательного смесителя, которые при одном и том же диаметре позволяют по сравнению с обычным смесителем при определенном размере корпуса смесителя или патрона, в котором размещаются диски, увеличить расход пропускаемой через смеситель воды или при том же расходе уменьшить размеры корпуса.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание двух дисков из твердого материала, предназначенных для использования в качестве элементов регулирования последовательного смесителя, которые позволяют по сравнению с обычным смесителем уменьшить поверхность контакта между подвижным и неподвижным дисками и снизить за счет этого трение, которое необходимо преодолевать при управлении смесителем.

Еще одной задачей настоящего изобретения является также обеспечить возможность осуществления в последовательном смесителе с двумя дисками из твердого материала определенного процесса смешивания холодной и горячей воды, разделенного на два этапа, когда на первом этапе поперечное сечение канала для прохода холодной воды остается постоянным, а поперечное сечение канала для прохода горячей воды увеличивается, а на втором этапе поперечное сечение канала для прохода горячей воды остается постоянным, а поперечное сечение канала для прохода холодной воды уменьшается, в результате чего характер изменения температуры вытекающей из смесителя воды становится более приемлемым для пользователя.

Задачей настоящего изобретения является также создание последовательного смесителя с увеличенным (при том же размере корпуса) диаметром выполненных в корпусе или патроне подводящих каналов для уменьшения гидравлического сопротивления.

И, наконец, задачей настоящего изобретения является снижение стоимости изготовления дисков из твердого материала.

Задачи изобретения решаются при помощи пары дисков из твердого материала, одного неподвижного и одного подвижного, предназначенных для использования в качестве элементов регулирования смесителя так называемого последовательного действия, причем такие диски во время рабочего хода имеют возможность только взаимного относительного поворота вокруг центра вращения, при этом неподвижный диск имеет два окна для прохода воды, а подвижный диск имеет по крайней мере одно окно для прохода воды и на всей первой части неподвижного диска, которая расположена по одну сторону от первой прямой линии, проходящей через центр вращения, вообще отсутствуют окна, оба окна неподвижного диска в сумме занимают не всю вторую часть неподвижного диска, которая расположена против первой части неподвижного диска по другую сторону от первой прямой линии, оба окна неподвижного диска разделены друг от друга ребром, минимальная ширина которого по крайней мере на его части создает необходимое уплотнение, вся часть подвижного диска, которая расположена по одну сторону от второй прямой линии, проходящей через центр вращения, не имеет окон, а окна подвижного диска занимают в сумме только часть второй части подвижного диска, расположенной против первой части подвижного диска по другую сторону от второй прямой линии. В соответствии с изобретением каждое окно неподвижного диска имеет форму, близкую к форме сектора круга, центр которого расположен в центре относительного вращения дисков и угловая протяженность которого равна приблизительно 90°, при этом такая пара дисков используется для осуществления процесса смешивания холодной и горячей воды, который разделен на два этапа, причем во время первого этапа поперечное сечение канала для прохода холодной воды остается постоянным, а поперечное сечение канала для прохода горячей воды увеличивается, и во время второго этапа поперечное сечение канала для прохода горячей воды остается постоянным, а поперечное сечение канала для прохода холодной воды уменьшается с возможностью полного перекрытия каналов для прохода воды в конце зоны регулирования.

Предпочтительно по крайней мере неподвижный диск выполнить симметричным относительно плоскости, проходящей через его ребро.

Предпочтительно также, чтобы образующие пару диски, имели два окна для прохода воды и эти диски были по существу идентичны друг другу и допускали их изготовление с помощью одной и той же пресс-формы.

Следует отметить, что оба диска, образующие пару, могут быть по существу не идентичны друг другу, при этом подвижный диск может иметь обладающее необходимыми гидравлическими характеристиками окно для прохода жидкости, которое выполнено в виде имеющей форму дуги щели.

Предпочтительно при этом окнам для прохода воды подвижного диска придать несимметричную форму и сделать ширину окна у одного из его концов намного превышающей ширину окна у его другого противоположного первому конца.

В одном из вариантов выполнения в подвижном диске может быть выполнено только одно с точки зрения гидравлики окно для прохода жидкости, которое для повышения прочности подвижного диска целесообразно фактически разделить на две или большее количество частей.

Для решения поставленных задач изобретения предлагается также диск из твердого материала для клапана с характерными признаками, которые позволяют использовать его вместе с другим диском для образования пары дисков в соответствии с техническим решением по любому из предыдущих вариантов.

Благодаря таким особенностям одинаковые по форме неподвижные диски можно успешно использовать (в смесителях или патронах) в паре с подвижными дисками, имеющими любую описанную выше или другую форму, которая выбирается с учетом конкретных особенностей применения смесителя.

В тех случаях, когда в смесителе используются по существу одинаковые неподвижный и подвижный диски и когда окна для прохода воды обоих дисков, которые с учетом создания необходимого уплотнения, занимают большую часть половины поверхности каждого диска, полностью совмещены друг с другом и полностью открыты для прохода воды, в смесителе образуется максимально возможный по размеру проходного сечения канал, площадь которого определяется по существу диаметром диска. Тем самым достигается наиболее благоприятное соотношение между максимальной пропускной способностью смесителя и габаритами клапана или патрона, в котором расположены выполненные в соответствии с настоящим изобретением диски. При этом поверхность контакта между обоими дисками сведена к минимуму, и поэтому такой смеситель обладает пониженным трением. Кроме того, во время смешивания холодной и горячей воды имеющие предлагаемую в изобретении форму диски обеспечивают, как отмечается в IT 722831, благоприятный для пользователя характер изменения температуры воды на выходе из смесителя, и могут быть успешно использованы в смесителе последовательного действия, поскольку они, кроме этого, одновременно позволяют (при необходимости) полностью перекрыть смеситель и перемещаются в нем с одной степенью свободы. Использование в смесителях абсолютно одинаковых дисков позволяет существенно снизить стоимость смесителя не только за счет уменьшения размера дисков при определенной пропускной способности смесителя, но и за счет того, что для изготовления и неподвижных, и подвижных дисков, образующих в смесителе пару регулирующих расход и температуру воды элементов, можно использовать одну и ту же пресс-форму.

При наличии за смесителем гидравлического сопротивления, снижающего расход воды, например душевой головки, размер поперечного сечения окна для прохода воды в подвижном диске не должен быть максимальным, поскольку при этом снижается чувствительность смесителя, и поэтому в данном случае оптимальный компромисс между максимально возможной пропускной способностью смесителя и его чувствительностью достигается за счет выбора соответствующего размера имеющего дугообразную форму проходного окна подвижного диска. При этом, выполнив дугообразное пропускное окно подвижного диска несимметричным, можно добиться того, чтобы чувствительность смесителя была максимально возможной при максимально возможном расходе протекающей через смеситель воды.

Кроме того, форма проходных окон предлагаемого в изобретении неподвижного диска наиболее пригодна для непосредственного подвода к ним горячей и холодной воды из соответствующих подводящих магистралей, которые обычно имеют круглое поперечное сечение и выполнены в корпусе смесителя или в патроне, в котором расположены диски, и не требует для подвода воды к окнам неподвижного диска использования сложных по форме каналов или деталей.

Некоторые неподвижные диски, предназначенные для использования в смесителях не последовательного действия с проходными окнами, которые как таковые аналогичны описанным выше проходным окнам (см. IT 1191205 на имя заявителя по настоящей заявке). Однако диски, описанные в этом патенте, нельзя использовать в смесителе последовательного действия, поскольку их окна занимают всю поверхность неподвижного диска и поэтому требуют использования подвижных дисков, имеющих две степени свободы. Кроме того, размеры подвижных дисков могут не совпадать с размерами неподвижных дисков, и в этих случаях окна в неподвижных дисках никогда полностью не будут перекрываться соответствующими подвижными дисками.

Эти и другие отличительные особенности и преимущества предлагаемых изобретений более подробно рассмотрены ниже на примере некоторых не ограничивающих их объем вариантов выполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:

на фиг.1 - схематичное изображение осевого поперечного сечения смесителя последовательного действия, в котором используется предлагаемая в изобретении пара дисков из твердого материала,

на фиг.2 и 3 - схематичное изображение обоих дисков из твердого материала, которые образуют пару дисков по первому варианту изобретения и которые выполнены одинаковыми, но показаны с разной штриховкой, по виду которой на всех других чертежах можно отличить один диск от другого,

на фиг.4 - изображение предлагаемого в изобретении неподвижного диска, окна которого путем поворота диска можно соответствующим образом совместить с соответствующими каналами для подвода воды,

на фиг.5-9 - изображения различных последовательных рабочих положений наложенных друг на друга дисков по фиг.2 и 3 и, в частности:

на фиг.5 - изображение взаимного положения наложенных друг на друга дисков при закрытом смесителе,

на фиг.6 - изображение взаимного положения наложенных друг на друга дисков, при котором смеситель открыт частично и пропускает только холодную воду,

на фиг.7 - изображение взаимного положения наложенных друг на друга дисков, при котором в смесителе происходит смешивание холодной и горячей воды,

на фиг.8 - изображение взаимного положения наложенных друг на друга дисков, при котором смеситель открыт полностью и пропускает только горячую воду,

на фиг.9 - изображение взаимного положения наложенных друг на друга дисков, при котором смеситель открыт частично и пропускает только горячую воду,

на фиг.10 и 11 - изображение двух разных вариантов подвижных дисков, предназначенных для работы с неподвижным диском, изображенным на фиг.2, у которых окна для прохода воды выполнены в виде дугообразных щелей постоянной ширины с разным отношением ширины щели к ее длине,

на фиг.12 и 13 - изображение подвижных дисков по фиг.10 и 11, наложенных на неподвижный диск по фиг.2, в промежуточном положении, при котором в смесителе происходит смешивание холодной и горячей воды,

на фиг.14 - изображение варианта выполнения подвижного диска, предназначенного для работы с неподвижным диском по фиг.2, у которого окно для прохода воды выполнено в виде дугообразной щели переменной ширины,

на фиг.15 и 16 - изображение двух положений подвижного диска по фиг.14, который наложен на неподвижный диск по фиг.2, при которых в смесителе происходит смешивание холодной и горячей воды, и

на фиг.17-20 - изображения других вариантов выполнения подвижного диска, предназначенного для работы с неподвижным диском по фиг.2 с окнами для прохода воды, выполненными в виде дугообразных щелей разной конфигурации.

Показанный на фиг.1 последовательный смеситель рассматриваемого в изобретении типа, в котором можно использовать предлагаемую в изобретении пару дисков, изображен схематично в осевом поперечном сечении двумя полуплоскостями, проходящими через соединительные патрубки для подвода воды. Смеситель имеет корпус 1 с двумя патрубками для подвода воды, один из которых, обозначенный на чертеже позицией 2, предназначен для подвода к смесителю холодной воды, а второй, обозначенный на чертеже позицией 3, - для подвода горячей воды, и патрубком 4, через который из смесителя выходит смешанная вода, образовавшаяся в нем в результате смешения холодной и горячей воды. Корпус 1 закрыт крышкой 5, в которой расположена уплотнительная прокладка 6. В корпусе 1 имеется опорное кольцо 7, к которому прижимается неподвижный диск 20 из твердого материала с двумя окнами 21 и 22 для прохода воды. Внутри опорного кольца 7 расположены два уплотнительных кольца 8 и 9, которые уплотняют стыки между соединительными патрубками 2 и 3, через которые в смеситель поступает вода, и окнами 21 и 22 неподвижного диска 20. На неподвижном диске 20 установлен герметично (за счет прецизионной обработки обоих дисков) прилегающий к нему подвижный диск 30 из твердого материала с двумя окнами 31 и 32 для прохода воды, к которому сверху крепится закрытая сверху горизонтальной стенкой опорная втулка 10 с выполненными в ней и расположенными по окружности отверстиями 11 (на чертеже показаны только два таких отверстия) для выхода смешанной воды. На закрывающей опорную втулку 10 сверху горизонтальной стенке имеется цапфа 12, которая герметично, благодаря наличию уплотнения 13, проходит через центральное отверстие крышки 5, которая лежит в плоскости, перпендикулярной оси цапфы 12, и может поворачиваться ручкой 14, надетой на выступающий наружу конец цапфы. Между горизонтальной стенкой опорной втулки 10 и крышкой 5 расположен диск 15, изготовленный из материала с низким коэффициентом трения.

При повороте ручки 14 соединенный с ней через цапфу 12 и имеющую горизонтальную стенку опорную втулку 10 подвижный диск 30 поворачивается вокруг центральной оси О смесителя относительно неподвижного диска 20. Поворот ручки сопровождается изменением положения окон 31 и 32 для прохода воды подвижного диска 30 относительно положения окон 21 и 22 для прохода воды неподвижного диска 20 и обеспечивает тем самым необходимое управление смесителем.

Очевидно, что неподвижный диск 20 должен быть неподвижно зафиксирован в корпусе 1 смесителя, а подвижный диск 30 должен быть прочно соединен с вращающейся имеющей горизонтальную стенку опорной втулкой 10. Достигается это с помощью соответствующих конструктивных элементов, обычно с помощью взаимодействующих друг с другом пазов и выступов, выполненных на соединяемых таким образом друг с другом деталях. Сам по себе такой способ соединения деталей достаточно хорошо известен и никак не влияет на возможность осуществления изобретения, и поэтому для простоты элементы такого соединения на чертежах не показаны.

Рассматриваемый в описании смеситель представляет собой смеситель, у которого диски собираются непосредственно в корпусе смесителя, однако для специалиста в данной области техники очевидно, что аналогичным образом предлагаемые в изобретении диски можно собрать и в отдельном патроне, который можно вставлять и извлекать из корпуса смесителя.

На фиг.2 схематично показана форма неподвижного диска, являющегося частью предпочтительного варианта предлагаемой в изобретении пары дисков. Показанный на этом чертеже неподвижный диск 20 имеет круглую форму с центром окружности, расположенным в точке О, которая совпадает с центром вращения подвижного диска относительно неподвижного, хотя фактически неподвижный диск может иметь и другую форму, которая зависит от тех или иных технологических причин (и которая при этом не должна оказывать заметного влияния на работу и управление смесителем). Диск 20 имеет два окна 21 и 22 для прохода, в частности, холодной и горячей воды соответственно, при этом, как уже было сказано выше, после установки неподвижного диска вместе с соответствующими уплотнениями в корпус 1 смесителя эти окна сообщаются с патрубками 2 и 3, по которым к смесителю поступает холодная и горячая вода.

На фиг.2 показано, что вся первая часть неподвижного диска 20, которая расположена по одну сторону (а именно, снизу на фиг.2) от первой прямой линии L1, проходящей через центр О вращения, не имеет окон и что оба окна 21 и 22 для прохода воды неподвижного диска 20 занимают не всю вторую часть неподвижного диска и расположены по отношению к первой прямой линии L1 против первой части неподвижного диска, а именно, выше показанной на фиг.2 линии L1.

На фиг.2 также показано, что в предпочтительном варианте изобретения каждое окно 21 и 22 для прохода воды неподвижного диска 20 имеет форму сектора круга с углом, равным 90°, центр которого расположен в центральной точке О диска, которая, когда диск установлен в смеситель, лежит на центральной оси смесителя. Внешний край обоих окон 21 и 22 для прохода воды ограничен дугами 23 и 24, а между окнами проходит разделяющее их ребро 25. Ребро 25 выполнено прямым и в рассматриваемом варианте проходит по радиусу, идущему от центральной точки О, и имеет минимально необходимую для создания уплотнения между ним и другим прилегающим к нему диском пары ширину, или толщину, которая определяется качеством обработки поверхности дисков и зависит от давления, которое во время работы создается в смесителе. Прямые линии, которые ограничивают края каждого окна 21 и 22 для прохода воды и не совпадают с ребром 25, расположены параллельно линии L1, проходящей через центральную точку О, на некотором от нее расстоянии, которое определяется необходимостью создания соответствующего уплотнения. При этом оба окна 21 и 22 занимают почти всю доступную для их размещения половину поверхности диска 20.

С другой стороны, внешние дуги 23 и 24 имеют ширину, или толщину, которая несколько больше той, которая необходима для создания соответствующего уплотнения и которая определяется технологическими соображениями и главным образом тем, что с помощью этих дуг осуществляется необходимое размещение диска в соответствующем положении и его крепление в этом положении. В предпочтительном варианте изобретения диск 20 имеет осесимметричную форму относительно диаметра, проходящего через ребро 25.

Рассмотренная выше конструкция представляет собой предпочтительный вариант осуществления изобретения, которое, однако, может быть реализовано, как описано ниже, либо не в полном объеме этого варианта, либо другим, аналогичным этому варианту способом. Кроме того, следует подчеркнуть, что описанные выше геометрические характеристики неподвижного диска не носят принципиального характера и могут быть соответствующим образом изменены по технологическим и другим причинам. Так, например, по технологическим соображениям и с учетом сопротивления диска, изготовленного из твердого материала, острые углы между прямыми сторонами и дугами сектора круга, могут быть выполнены скругленными.

Как следует из приведенного выше описания, в соответствии с изобретением окна 21 и 22 для прохода воды занимают максимально возможную часть поверхности диска, которая определяется с учетом способности диска 20 обеспечить полное перекрытие смесителя. Поэтому использование диска с выполненным таким образом окном позволяет создать смеситель с максимально возможной пропускной способностью, которая зависит по существу только от диаметра корпуса.

Кроме того, как показано на фиг.4, предлагаемая конструкция обеспечивает наиболее рациональное совмещение окон 21 и 22 для прохода воды неподвижного диска 20 с выходными отверстиями подводящих патрубков 2 и 3, не требует придания этим отверстиям какой-либо определенной формы и исключает характерное для известных конструкций смесителей с обычной геометрией проходных каналов неподвижного диска их частичное перекрытие неподвижным диском. Тем самым создается возможность использования подводов относительно большого (для данного корпуса клапана или патрона) диаметра с уменьшенным гидравлическим сопротивлением и появляются, в отличие от неподвижных дисков известного типа, условия для более удобной в технологическом отношении ориентации этих подводов.

На фиг.3, аналогично фиг.2, показан первый вариант выполнения подвижного диска 30, который является частью предлагаемой в изобретении пары дисков. Отличительным признаком этого варианта является то, что подвижный диск 30 выполнен полностью идентичным неподвижному диску 20 и имеет два окна 31 и 32 для прохода воды, отделенные друг от друга ребром 35 и очерченные по внешнему контуру дугами 33 и 34, причем эти окна 31 и 32 расположены относительно линии L2 точно так же, как в неподвижном диске 20 относительно линии L1 расположены окна 21 и 22 для прохода воды. Полная идентичность дисков 20 и 30 исключает необходимость в повторном перечислении применительно к подвижному диску 30 всех его конструктивных особенностей, которые уже были рассмотрены выше на примере неподвижного диска 20 и без всяких изменений реализованы в подвижном диске 30.

Необходимо подчеркнуть, что благодаря идентичному выполнению окон 21, 22 и 31, 32 для прохода воды в обоих дисках 20 и 30 наложение подвижного диска 30 на неподвижный диск 20 никак не ограничивает размеры поперечных сечений каналов для прохождения потоков воды при максимальном расходе смесителя, когда соответствующие окна обоих дисков полностью совмещены друг с другом. При этом максимальный расход воды, протекающей через пару выполненных таким образом дисков, будет теоретически равен максимально возможной для данного диаметра пропускной способности дисков. Предлагаемое решение позволяет по сравнению с известными конструкциями либо при одном и том же размере корпуса смесителя или патрона с установленными в нем дисками увеличить максимальную пропускную способность смесителя, либо при одной и той же пропускной способности уменьшить размеры дисков, а следовательно, и размеры корпуса смесителя или патрона.

Снижение размера дисков из твердого материала уменьшает затраты на их изготовление, причем эти затраты снижаются в еще большей степени за счет выполнения, как предлагается в этом варианте изобретения, дисков полностью идентичными друг другу, что позволяет использовать для изготовления и неподвижных, и подвижных дисков одну и ту же пресс-форму.

Все отличительные особенности рассмотренного выше варианта полностью отражают все преимущества изобретения, однако не характеризуют его в полном объеме. Так, например, функциональные преимущества описанной выше пары дисков сохраняются даже в том случае, когда диски выполняются по существу равными, но не идентичными друг другу. В этом случае, как очевидно, пропадает упомянутое выше преимущество изобретения, связанное со стоимостью изготовления дисков и возможностью использования для изготовления пары дисков одной и той же пресс-формы. С другой стороны, угловая протяженность окон, которая для того, чтобы смеситель имел максимально возможную при данном диаметре дисков пропускную способность, должна быть равна приблизительно 90°, может быть, если смеситель не должен обладать максимально возможной при данном диаметре пропускной способностью, несколько уменьшена. В отдельных случаях угловая протяженность окон для прохода воды в неподвижном и подвижном дисках может быть разной, причем в этом случае одно из окон для прохода воды может иметь угловую протяженность, несколько большую 90°. Ребро, разделяющее окна для прохода воды, необязательно должно быть строго прямолинейным или радиальным и даже более того в отдельных случаях целесообразно использовать наклонное ребро. Кроме того, совсем необязательно, чтобы ребро имело постоянную по всей своей длине ширину. Выполнение окон для прохода воды в виде секторов круга является наиболее предпочтительным, хотя в отдельных случаях может оказаться целесообразным использование окон другой формы.

На фиг.5-9, показано, каким образом с помощью предлагаемой в изобретении и описанной выше пары дисков можно оптимальным образом смешивать холодную и горячую воду по способу, предложенному в IT 722831. На всех этих чертежах неподвижный диск 20 показан в одном и том же положении, в котором он остается во время всего процесса смешивания и которое показано на фиг.2, а подвижный диск 30 показан в разных положениях, соответствующих его различным углам поворота из положения, показанного на фиг.3.

На фиг.5 показано положение дисков с полностью перекрытыми окнами для прохода воды. Это положение соответствует повороту подвижного диска 30 на 180° из положения, показанного на фиг.3. Окна для прохода воды двух дисков 20 и 30 не совпадают друг с другом и перекрывают друг друга на величину, достаточную для создания необходимого уплотнения. В этой связи необходимо подчеркнуть, что для смесителей с различными средствами для перекрытия потока воды, в которых диски используются только для регулирования процесса смешивания холодной и горячей воды, такое взаимное положение дисков, обеспечивающее необходимое уплотнение полностью перекрытого смесителя, является принципиально новой особенностью.

При повороте диска 30 по часовой стрелке на определенный угол его окно открывает часть окна 21 неподвижного диска (фиг.6), и в этом положении через смеситель протекает ограниченное, т.е. не максимально возможное по его пропускной способности, количество только холодной воды. При дальнейшем повороте подвижного диска 30 его окно 32 полностью открывает окно 21 для прохода воды неподвижного диска 20, и расход холодной воды, протекающей через смеситель, достигает максимального значения. При дальнейшем повороте подвижного диска ребро 35 подвижного диска проходит над окном 21 неподвижного диска 20, которое в это время по существу остается открытым соответствующими участками обоих окон 31 и 32 подвижного диска, и одновременно окно 32 подвижного диска постепенно все больше и больше открывает окно 22 неподвижного диска 20 (фиг.7). При этом холодная вода по-прежнему проходит через смеситель, но к ней добавляется все увеличивающееся количество горячей воды. В это время в смесителе происходит первый этап процесса смешивания холодной и горячей воды, который продолжается до тех пор, пока оба окна 21 и 22 неподвижного диска 20 остаются открытыми.

По мере дальнейшего поворота подвижного диска 30 его ребро 35 перемещается над окном 22 неподвижного диска 20, которое при этом по существу остается открытым соответствующими участками обоих окон 31 и 32 подвижного диска, и одновременно окно 21 неподвижного диска постепенно закрывается. В это время в смесителе происходит второй этап процесса смешивания холодной и горячей воды, который продолжается до полного закрытия окна 21 неподвижного диска 20 и полного открытия окна 22 (фиг.8) и сопровождается постепенным снижением до нуля расхода холодной воды и увеличением вплоть до максимального расхода горячей воды.

При дальнейшем повороте подвижного диска 30 окно 21 остается закрытым, а окно 22 постепенно закрывается (фиг.9), и расход протекающей через смеситель только горячей воды снижается. Последующий поворот подвижного диска 30 (в случае, когда это предусмотрено конструкцией смесителя) сопровождается полным закрытием окна 22 неподвижного диска 20 и полным перекрытием смесителя, который приходит в положение, аналогичное показанному на фиг.5.

Очевидно, что при повороте подвижного диска в обратном направлении смеситель последовательно проходит те же самые положения, но в обратном порядке. В этой связи необходимо отметить, что смеситель также будет работать в обратной последовательности, если поменять на противоположное соединение окон 21 и 22 неподвижного диска 20 с патрубками для подвода к смесителю холодной и горячей воды.

Из всего сказанного выше следует, что пара дисков, выполненная по первому варианту изобретения, обеспечивает возможность смешивания холодной и горячей воды по способу, предложенному в IT 722831, но в отличие от него позволяет дополнительно реализовать одно или два состояния полного перекрытия смесителя. Такая пара дисков, выполненная по первому варианту изобретения, обладает всеми перечисленными выше преимуществами, которыми отличается способ смешивания холодной и горячей воды, и одновременно может использоваться при этом в смесителях последовательного действия с дисками из твердого материала.

В известных смесителях последовательного действия изменение расхода воды сопровождается одновременным изменением ее температуры. Предлагаемая в изобретении пара дисков может существенно ослабить этот эффект благодаря по существу равному гидравлическому сопротивлению каналов, по которым протекают потоки холодной и горячей воды.

В приведенном выше описании была рассмотрена вся теоретически возможная область режимов работы смесителем, однако при реальном использовании предлагаемой пары дисков эту область можно ограничить с помощью упоров, ограничивающих свободу перемещения подвижного диска. Так, в частности, в некоторых случаях для этого можно использовать упор, исключающий возможность полного перекрытия смесителя после работы смесителя в режиме подачи только горячей воды, т.е. исключающий возможность возникновения опасной для пользователя ситуации, когда при открытии смесителя из него идет только горячая вода.

Как уже было отмечено выше, если соединительные патрубки, через которые к окнам для прохода воды неподвижного диска поступает холодная и горячая воды, поменять местами, то смеситель будет работать в обратной последовательности. Поэтому, когда при управлении смесителем его подвижный диск должен вращаться в обратном направлении, соединение окон для прохода воды неподвижного диска с подводящими патрубками нужно поменять на обратное. Такая особенность предлагаемых дисков позволяет, в частности, использовать один и тот же монтируемый по-разному смеситель в так называемой "сдвоенной" системе с двумя смесителями, установленными друг против друга на разных сторонах стены, внутри которой проходят трубы с горячей и холодной водой. Очевидно, что в этом случае упоры, препятствующие открытию смесителя на подачу только горячей воды, должны быть установлены в каждом смесителе по-разному.

Необходимо подчеркнуть, что наличие ребра 35, разделяющего окна 31 и 32 для прохода воды подвижного диска 30, с точки зрения гидравлики никак не влияют на работу смесителя, и поэтому возможно использование подвижного диска, не имеющего такого ребра. Однако наличие в подвижном диске такого ребра является целесообразным, поскольку оно увеличивает прочность диска и, если это необходимо, делает подвижный диск полностью идентичным неподвижному диску.

Как уже было отмечено выше, в рассмотренном варианте диски имеют очень большие по размерам окна для прохода воды, что в целом ряде случаев является их несомненным преимуществом. Если, однако, вода из смесителя подается в устройство, обладающее значительным гидравлическим сопротивлением, например в душевую головку, то размеры окон для прохода воды в дисках смесителя не должны быть очень большими, поскольку расход воды в такой системе в любом случае снижается из-за высокого гидравлического сопротивления головки, а большие размеры окон, как известно, заметно снижают чувствительность смесителя к изменению режима подачи воды. Поэтому в таких случаях целесообразно использовать подвижные диски с другими по форме окнами для прохода воды.

Подвижный диск 30, показанный на фиг.10, имеет окно 35 для прохода воды, выполненное в виде относительно короткой и широкой дуги окружности, а подвижный диск 30, показанный на фиг.11, имеет такое же по форме, но более длинное и узкое окно 36 для прохода воды. Подвижные диски с такими окнами могут работать с описанным ранее и показанным на фиг.2 неподвижным диском 20, как показано соответственно на фиг.12 и 13, на которых изображены соответствующие пары дисков в промежуточных положениях во время смешивания холодной и горячей воды. Очевидно, что смеситель с такими подвижными дисками по сравнению со смесителем, в котором используется подвижный диск, показанный на фиг.3, не будет обладать такой же высокой пропускной способностью, но при высоком гидравлическом сопротивлении на выходе, в любом случае ограничивающем расход протекающей через смеситель воды, он будет иметь существенно более высокую чувствительность. Поэтому геометрию и относительные размеры окон для прохода воды в таких подвижных дисках следует выбирать в зависимости от конкретных условий использования смесителя.

Для достижения оптимального компромисса между пропускной способностью смесителя и его чувствительностью следует использовать показанный на фиг.14 подвижный диск 30 с окном 37-38 для прохода воды, выполненным в виде очерченной по дуге окружности щели, ширина которой изменяется от минимальной на конце 37 до максимальной на конце 38. Такой диск можно использовать, как показано для двух разных положений смешивания холодной и горячей воды на фиг.15 и 16, с описанным выше неподвижным диском 20. При использовании такого диска в процессе смешивания холодной и горячей воды имеющий меньшую ширину конец 37 проходного окна подвижного диска обеспечивает возможность работы смесителя в режиме изменения коэффициента смешивания холодной и горячей воды с высокой чувствительностью, а имеющий большую ширину конец 38 проходного окна подвижного диска обеспечивает возможность работы смесителя в режиме высокой, близкой к максимально возможной пропускной способности.

И в этом случае за счет придания окну подвижного диска 30 соответствующей формы и за счет соответствующего выбора относительных размеров окна можно оптимальным образом согласовать характеристики пары дисков с конкретными требованиями, обусловленными особенностями использования смесителя. Возможные варианты выполнения окна 39, 40, 41 или 42 подвижного диска показаны соответственно на фиг.17-20.

Сами по себе подвижные диски с окнами для прохода жидкости, аналогичными описанным выше, известны, однако они всегда использовались в смесителях вместе с неподвижными дисками, у которых окна для прохода воды были выполнены так же, как и у подвижных дисков, а не вместе с неподвижным диском с образованием предложенной в изобретении пары дисков.

Во всех предлагаемых в изобретении вариантах, описанных выше со ссылками на фиг.10-20, подвижный диск имеет одно окно, при этом, однако, следует подчеркнуть, что окно для прохода воды в подвижном диске можно разделить на два или на большее количество частей с помощью ребер, которые, не оказывая никакого влияния на гидравлические характеристики окон, делают диск более прочным.

Необходимо отметить, что изобретение не ограничено рассмотренными выше вариантами. Помимо указанных выше различных изменений, в эти варианты можно вносить и другие, очевидные для специалистов изменения. Кроме того, совершенно очевидно, что изобретение применимо к любым одиночным дискам, имеющим отличительные особенности, позволяющие формировать из них вместе с другим соответствующим диском предлагаемую в изобретении пару дисков.

В объеме приложенной к описанию формулы изобретения в описанные выше и показанные на чертежах варианты предлагаемой в изобретении пары дисков могут быть внесены не только упомянутые выше, но и другие изменения, а также одни элементы могут быть заменены на другие, технически эквивалентные им.

Изобретение относится к арматуростроению, в частности к паре изготовленных из твердого материала дисков и диску из твердого материала, и предназначено для использования их в качестве элементов регулирования смесителя так называемого последовательного действия. Диски (20, 30) во время рабочего хода имеют возможность только взаимного относительного поворота вокруг центра (О) вращения. Неподвижный диск (20) имеет два окна для прохода воды. Подвижный диск (30) имеет, по крайней мере, одно окно для прохода воды. На всей первой части неподвижного диска (20), которая расположена по одну сторону от первой прямой линии (L1), проходящей через центр (О) вращения, вообще отсутствуют окна. Оба окна (21, 22) неподвижного диска (20) в сумме занимают не всю вторую часть неподвижного диска (20), которая расположена против первой части неподвижного диска (20) по другую сторону от первой прямой линии (L1). Оба окна (21, 22) неподвижного диска (20) разделены друг от друга ребром (25). Минимальная ширина ребра (25), по крайней мере, на его части создает необходимое уплотнение. Вся часть подвижного диска (30), которая расположена по одну сторону от второй прямой линии (L2), проходящей через центр (О) вращения, не имеет окон. Окна (31, 32, 35-42) подвижного диска (30) занимают в сумме только часть второй части подвижного диска (30), расположенной против первой части подвижного диска (30) по другую сторону от второй прямой линии (L2). Каждое окно (21, 22) неподвижного диска (20) имеет форму, близкую к форме сектора круга. Центр этого круга расположен в центре (О) относительного вращения дисков (20, 30). Угловая протяженность этого сектора круга приблизительно равна 90°. Такая пара дисков используется для осуществления процесса смешивания холодной и горячей воды. Этот процесс разделен на два этапа. Во время первого этапа поперечное сечение канала для прохода холодной воды остается постоянным. Поперечное сечение канала для прохода горячей воды увеличивается. Во время второго этапа поперечное сечение канала для прохода горячей воды остается постоянным. Поперечное сечение канала для прохода холодной воды уменьшается с возможностью полного перекрытия каналов для прохода воды в конце зоны регулирования. Изобретение применимо к любым одиночным дискам из твердого материала, имеющим отличительные особенности, позволяющие формировать из них вместе с другим соответствующим диском предлагаемую в изобретении пару дисков. Изобретения направлены на снижение затрат на изготовление изделий, в которых применяются эти пары дисков из твердого материала. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 20 ил.

1. Пара дисков из твердого материала, одного неподвижного (20) и одного подвижного (30), предназначенных для использования в качестве элементов регулирования смесителя (1-15) так называемого последовательного действия, причем такие диски (20, 30) во время рабочего хода имеют возможность только взаимного относительного поворота вокруг центра (О) вращения, при этом неподвижный диск (20) имеет два окна для прохода воды, а подвижный диск (30) имеет по крайней мере одно окно для прохода воды и на всей первой части неподвижного диска (20), которая расположена по одну сторону от первой прямой линии (L1), проходящей через центр (О) вращения, вообще отсутствуют окна, оба окна (21, 22) неподвижного диска (20) в сумме занимают не всю вторую часть неподвижного диска (20), которая расположена против первой части неподвижного диска (20) по другую сторону от первой прямой линии (L1), оба окна (21, 22) неподвижного диска (20) разделены друг от друга ребром (25), минимальная ширина которого по крайней мере на его части создает необходимое уплотнение, вся часть подвижного диска (30), которая расположена по одну сторону от второй прямой линии (L2), проходящей через центр (О) вращения, не имеет окон, а окна (31, 32, 35-42) подвижного диска (30) занимают в сумме только часть второй части подвижного диска (30), расположенной против первой части подвижного диска (30) по другую сторону от второй прямой линии (L2), отличающаяся тем, что каждое окно (21, 22) неподвижного диска (20) имеет форму, близкую к форме сектора круга, центр которого расположен в центре (О) относительного вращения дисков (20, 30) и угловая протяженность которого равна приблизительно 90°, при этом такая пара дисков используется для осуществления процесса смешивания холодной и горячей воды, который разделен на два этапа, причем во время первого этапа поперечное сечение канала для прохода холодной воды остается постоянным, а поперечное сечение канала для прохода горячей воды увеличивается, и во время второго этапа поперечное сечение канала для прохода горячей воды остается постоянным, а поперечное сечение канала для прохода холодной воды уменьшается с возможностью полного перекрытия каналов для прохода воды в конце зоны регулирования.2. Пара дисков по п.1, отличающаяся тем, что по крайней мере неподвижный диск (20) выполнен симметричным относительно плоскости, проходящей через его ребро (25).3. Пара дисков по п.1, отличающаяся тем, что оба диска (20, 30), образующие пару, имеют два окна (21, 22 и 31, 32) для прохода воды и эти диски (20, 30), по существу, идентичны друг другу.4. Пара дисков по п.3, отличающаяся тем, что оба диска (20, 30) пары полностью идентичны друг другу и допускают их изготовление с помощью одной и той же пресс-формы.5. Пара дисков по п.1, отличающаяся тем, что оба диска (20, 30), образующие пару, по существу, не идентичны друг другу, при этом подвижный диск (30) имеет обладающее необходимыми гидравлическими характеристиками окно для прохода жидкости, которое выполнено в виде имеющей форму дуги щели (35-42).6. Пара дисков по п.5, отличающаяся тем, что окна (37-42) для прохода воды подвижного диска (30) имеют несимметричную форму и ширина окна у одного из его концов намного превышает ширину окна у его другого, противоположного первому конца.7. Пара дисков по п.1, отличающаяся тем, что в подвижном диске (30) имеется только одно с точки зрения гидравлики окно для прохода жидкости, которое для повышения прочности подвижного диска (30) фактически разделено на две или большее количество частей.8. Диск из твердого материала для клапана, отличающийся характерными признаками, которые позволяют использовать его вместе с другим диском для образования пары дисков (20, 30) по любому из предыдущих пунктов.