ДОННЫЙ КЛАПАН Российский патент 2005 года по МПК F16K31/20 E03D1/34 

Изобретение относится к клапанным устройствам для выпуска воды из различного рода емкостей и, в частности, может быть использовано в санитарной технике в смывных бачках для слива воды в унитаз или напольную чашу.

Известны донные клапаны, содержащие корпус, на котором закреплена переливная труба, сообщенная с центральным сливным отверстием корпуса. В корпусе выполнено седло, перекрываемое запорным элементом. Запорный элемент выполнен в виде эластичного кольца. Указанное кольцо размещено в кольцевой проточке поплавка, причем большая часть поплавка расположена ниже кольца, благодаря чему исключен отрыв запорного элемента от седла при заполнении бачка водой. Поплавок выполнен из пластмассы заодно целое с рычагами. На концах рычагов имеются оси, направленные внутрь и входящие в овалообразные впадины, находящиеся на нижней части переливной трубы. Такое соединение рычагов с переливной трубой обеспечивает самоустановку запорного элемента на седле (см. патент США 4840196, кл. F 16 К 31/18, 20.06.1989).

К недостаткам указанного донного клапана следует отнести то, что цилиндрическая поверхность выполненной в поплавке проточки для эластичного кольца имеет след от разъема пресс-формы, что может явиться причиной потери герметичности в этом месте. В результате возникающего под воздействием воды набухания резины, из которой изготовлено эластичное кольцо, увеличиваются как его наружный, так и внутренний диаметры. Увеличение диаметров приводит к появлению зазора между цилиндрической поверхностью проточки и цилиндрической поверхностью кольца, что, в свою очередь, приводит к негерметичности запорного элемента. Кроме того, разница диаметра цилиндрической части корпуса донного клапана и диаметра кольцевой проточки незначительна, поэтому свободная поверхность эластичного кольца имеет сравнительно небольшую ширину в радиальном направлении (1-3 мм), что приводит к большой жесткости свободного участка эластичного кольца в осевом направлении. Частично этого можно избежать путем уменьшения толщины эластичного кольца от центра к периферии. Однако разбухание утонченных участков резины происходит более интенсивно, чем утолщенных. На краях эластичного кольца появляются гофры, которые со временем перемещается к линии контакта кольца с седлом, в результате чего нарушается герметичность места контакта запорного элемента с седлом.

Известен также спускной клапан смывного бачка, содержащий седло с цилиндрическим каналом, наклонной уплотнительной поверхностью и радиальным отверстием в стенке, установленную сбоку седла и соединенную радиальным отверстием переливную трубу, донный запорный орган со сферической уплотнительной поверхностью и внутренней полостью, соединенный с гибкой тягой привода рычага и со стойкой. К стойке с возможностью поворота прикреплен рычаг. В канале седла выполнена перегородка, расположенная вдоль стенки седла до его торца и отделяющая часть стенки с радиальным отверстием с образованием открытой со стороны торца седла полости. Площадь поперечного сечения этой полости больше или равна площади поперечного сечения переливной трубы. Рычаг снабжен штоком, наконечник которого выполнен со сферическими поверхностями. Со штоком с возможностью самоустановки на седле соединен запорный орган, взаимодействующий своими поверхностями со сферическими поверхностями наконечника. Поплавок закреплен на рычаге, а стойка выполнена с седлом. Стойка выполнена заодно с переливной трубой, а закрепленный на рычаге поплавок расположен на его конце (см. патент RU 2155904, кл. F 16 К 31/20, 10.09.2000).

Среди недостатков можно отметить, что самоустановка запорного органа, выполненного в виде тонкостенной сферической поверхности, на конусообразное седло не обеспечивает повторяемости посадки сферической поверхности запорного органа на конус седла. Запорный орган может самопроизвольно поворачиваться относительно оси симметрии и наклоняться, занимая каждый раз после спуска воды новое относительное положение. Под действием воды и содержащихся в ней химических примесей запорный орган из резины со временем может изменить форму сферической поверхности, что, в свою очередь, ведет к нарушению герметичности спускового клапана.

При быстром отпускании кнопки пуска клапан может закрыться, не слив достаточного количества воды. Конструкция спускового клапана не позволяет использовать его в емкостях или бачках разной высоты. Спусковой клапан имеет сложную конструкцию.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является донный клапан, содержащий цилиндрический полый корпус в виде трубы с седлом в верхней его части, нижним резьбовым участком и выполненным на наружной поверхности корпуса ниже седла упорным фланцем, переливную трубу, выполненную заодно с корпусом и размещенную сбоку от него, крепежную гайку, размещенную на резьбовом участке корпуса, эластичное уплотнительное кольцо, имеющее прямоугольное поперечное сечение, надетое на корпус и размещенное между упорным фланцем и крепежной гайкой, плоский запорный элемент, выполненный с двумя рычагами и закрепленный посредством шарнира с возможностью поворота относительно седла, тягу, закрепленную нижним концом на запорном элементе и верхним концом на пусковом устройстве, и поплавок, прикрепленный к запорному элементу (см. патент RU 2199048, кл. F 16 К 31/18, 20.02.2003).

Однако несмотря на высокую степень герметичности плоского запорного элемента клапана вода может просачиваться через уплотнительный элемент в месте соединения переливной трубы и ее удлинительной насадки из-за возможных неровностей в местах разъема пресс-формы. Кроме того, размещение поплавка под запорным элементом требует некоторого времени удержания (до 2-х секунд) кнопки пуска в поднятом состоянии для предупреждения преждевременного закрытия запорного элемента клапана. Выполнение седла клапана наклонным решает ряд задач сборки клапана, но требует усложнения пресс-формы при изготовлении корпуса клапана.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является достижение высокой герметичности запорного устройства и упрощение конструкции клапана и технологии его сборки в различных по конструкции и размеру емкостях.

Указанная техническая задача решается за счет того, что донный клапан содержит цилиндрический полый корпус в виде трубы с седлом в верхней его части, нижним резьбовым участком и выполненным на наружной поверхности корпуса ниже седла упорным фланцем, переливную трубу, выполненную заодно с корпусом и размещенную сбоку от него, крепежную гайку, размещенную на резьбовом участке корпуса, эластичное уплотнительное кольцо, имеющее прямоугольное поперечное сечение, надетое на корпус и размещенное между упорным фланцем и крепежной гайкой, плоский запорный элемент, выполненный с двумя рычагами и закрепленный посредством шарнира с возможностью поворота относительно седла, тягу, закрепленную нижним концом на запорном элементе и верхним концом на пусковом устройстве, и поплавок, прикрепленный к запорному элементу, при этом шарнир образован размещенными на переливной трубе консольными горизонтальными трубками, в каждую из которых введен шип, выполненный на каждом из рычагов плоского запорного элемента, а поплавок выполнен в виде двух жестких оболочек, каждая из которых закреплена на одном из рычагов, причем в оболочках размещен твердый материал легче воды, при этом центр тяжести каждой из оболочек смещен по горизонтали относительно шипа в сторону, противоположную месту соединения рычага с плоским запорным элементом.

Кроме того, плоский запорный элемент может быть образован опорным диском, выполненным за одно целое с двумя рычагами, и на опорном диске посредством анкера и фиксирующей скобы закреплен диск, выполненный из эластичного материала, переливная труба может быть выполнена с образованными через каждые 20 мм на верхней части ее наружной поверхности кольцевыми канавками с возможностью регулировки высоты переливной трубы путем среза части переливной трубы по кольцевым канавкам, пусковое устройство может состоять из направляющей трубки с опорным фланцем и резьбой со стороны ее нижнего конца, фиксирующей гайки, полой ручки, а тяга образована шнуром и полым штоком, вставленным с зазором в направляющую трубку, при этом в верхней части полого штока выполнен резьбовой фланец, на котором посредством резьбы закреплена полая ручка, а выше резьбового фланца выполнен участок штока со сходящимися от верхнего торца штока щелевыми пазами, в которых защемлен верхний конец шнура с образованием таким образом верхнего конца тяги, а нижний конец тяги образован шнуром, закрепленным своим нижним концом на запорном элементе, а уплотнительное кольцо может быть выполнено с кольцевыми впадинами на сторонах уплотнительного кольца, обращенных к уплотняемым поверхностям.

В ходе проведенного исследования было установлено, что представляется возможность использовать поплавок для усиления прижатия запорного органа к седлу, когда клапан закрыт, и удержания запорного элемента в открытом положении до того момента, пока вода не выльется из емкости. Для этого поплавок располагают на рычаге таким образом, чтобы центр тяжести поплавка находился на рычаге за шарниром относительно запорного органа и ниже шарнира. В этом случае подъемная сила поплавка будет придавливать запорный орган к седлу, а при подъеме запорного органа в вертикальное положение подъемная сила поплавка будет удерживать запорный орган в открытом положении, что предотвращает преждевременное закрытие клапана. Выполнение поплавка в виде двух оболочек с материалом легче воды дает возможность изготавливать поплавок практически любого необходимого размера, легко менять материал поплавка и изменять его размер в процессе эксплуатации без переделки самого клапана. При этом представляется возможность изготавливать клапан с горизонтальным седлом, что упрощает пресс-форму и способствует повышению качества изготовления клапана. Выполнение тяги в виде шнура с полым штоком позволяет легко регулировать длину тяги в зависимости от размеров емкости, в которой установлен клапан. На это же направлено выполнение переливной трубы с кольцевыми канавками, поскольку последние облегчают процесс уменьшения длины переливной трубы в случае необходимости. Выполнение кольцевых канавок через 20 мм учитывает различие в размерах большинства известных выпускаемых в настоящее время емкостей под донный клапан, в частности сливных бачков для унитазов. Выполнение уплотнительного кольца с кольцевыми впадинами позволяет повысить эластичность уплотнительного кольца в месте герметизации, что способствует повышению надежности герметизации места установки клапана в емкости.

На фиг.1 представлен продольный разрез донного клапана в закрытом положении, установленного в сливном бачке. На фиг.2 представлен фрагмент вида спереди донного клапана без пускового устройства. На фиг.3 представлен фрагмент продольного разреза донного клапана в открытом его положении.

Донный клапан содержит цилиндрический полый корпус 1 в виде трубы с седлом 2 в верхней его части, нижним резьбовым участком 3 и выполненным на наружной поверхности корпуса 1 ниже седла 2 упорным фланцем 4, переливную трубу 5, выполненную заодно с корпусом 1 и размещенную сбоку от него, крепежную гайку 6, размещенную на резьбовом участке 3 корпуса 1, эластичное уплотнительное кольцо 7, имеющее прямоугольное поперечное сечение, надетое на корпус 1 и размещенное между упорным фланцем 4 и крепежной гайкой 6, плоский запорный элемент 8, выполненный с двумя рычагами 9 и закрепленный посредством шарнира 10 с возможностью поворота относительно седла 2, тягу 11, закрепленную нижним концом на запорном элементе 8 и верхним концом на пусковом устройстве 12, и поплавок 13, прикрепленный к запорному элементу 8. Шарнир 10 образован размещенными на переливной трубе 5 консольными горизонтальными трубками в каждую из которых введен шип 14, выполненный на каждом их рычагов 9 плоского запорного элемента 8. Поплавок 13 образован двумя жесткими оболочками 15, каждая из которых закреплена на одном из рычагов 9, причем в оболочках 15 размещен твердый материал 16 легче воды, а центр тяжести каждой из оболочек 15, в которых размещен твердый материал 16 легче воды, по горизонтали смещен относительно шипа 14 в сторону, противоположную месту соединения рычага 9 с плоским запорным элементом 8.

Кроме того, плоский запорный элемент 8 образован опорным диском 17, выполненным за одно целое с двумя рычагами 9. На опорном диске 17 посредством анкера 18 и фиксирующей скобы 19 закреплен диск 20, выполненный из эластичного материала. Переливная труба 5 выполнена с образованными через каждые 20 мм на верхней части ее наружной поверхности кольцевыми канавками 21 с возможностью регулировки высоты переливной трубы 5 путем среза части переливной трубы 5 по кольцевым канавкам 21. Пусковое устройство 12 состоит из направляющей трубки 22 с опорным фланцем 23 и резьбой со стороны ее нижнего конца, фиксирующей гайки 24, полой ручки 25. Тяга 11 образована шнуром 26 и полым штоком 27, вставленным с зазором в направляющую трубку 22. В верхней части полого штока 27 выполнен резьбовой фланец 28, на котором посредством резьбы закреплена полая ручка 25, а выше резьбового фланца 28 выполнен участок штока 27 со сходящимися от верхнего торца штока 27 щелевыми пазами 29, в которых защемлен верхний конец шнура 26 с образованием таким образом верхнего конца тяги 11, а нижний конец тяги 11 образован шнуром 26, закрепленным своим нижним концом на запорном элементе 8. Уплотнительное кольцо 7 выполнено с кольцевыми впадинами 31 на сторонах уплотнительного кольца 7, обращенными к уплотняемым поверхностям.

Если емкость 30, например сливной бачок, заполнена водой, то столб воды прижимает запорный элемент 8 и, в том числе его диск 20 из эластичного материала к седлу 2. Дополнительный прижим осуществляется за счет выполнения поплавка 13 со смещенным относительно шарнира 10 центром тяжести. Подъем вверх ручки 25 с полым штоком 27 вызывает сначала натяжение шнура 26, который закреплен на запорном элементе 8, а затем и его подъем с переводом запорного элемента 8 в вертикальное положение. Благодаря подъемной силе поплавка 13 запорный элемент 8 остается в вертикальном положении после того, как ручку 25 отпустят и снимут тем самым натяжение шнура 26. В результате через седло 2 вода сливается из емкости 30. Как только уровень воды достигнет поплавка 13 и упадет ниже него, действие подъемной силы поплавка 13 прекратится и под действием силы тяжести запорный элемент 8 с рычагами 9 упадет на седло 2 корпуса 1. После этого емкость 30 опять заполняется водой, а столб воды по мере его роста прижимает запорный элемент 8 к седлу 2, причем дополнительное усилие обеспечивается за счет смещения центра тяжести поплавка. Переливная труба 5 предотвращает переполнение емкости 30 водой в случае выхода из строя устройства перекрытия подачи воды при достижении заданного ее уровня в емкости 30.

Настоящее изобретение может быть использовано в энергетике и коммунально-бытовом секторе в емкостях с автоматическим наполнением различного вида емкостей и сливом жидкости по мере необходимости, например в сливных бачках унитазов.

Изобретение относится к клапанным устройствам для выпуска воды из различного рода емкостей и предназначено для использования в санитарной технике в смывных бачках для слива воды в унитаз или напольную чашу. Донный клапан содержит цилиндрический полый корпус в виде трубы с седлом в верхней его части, нижним резьбовым участком и выполненным на наружной поверхности корпуса ниже седла упорным фланцем. Переливная труба выполнена заодно с корпусом и размещена сбоку от него. Крепежная гайка размещена на резьбовом участке корпуса. Эластичное уплотнительное кольцо имеет прямоугольное поперечное сечение, надето на корпус и размещено между упорным фланцем и крепежной гайкой. Плоский запорный элемент выполнен с двумя рычагами и закреплен посредством шарнира с возможностью поворота относительно седла. Тяга закреплена нижним концом на запорном элементе и верхним концом на пусковом устройстве. Поплавок прикреплен к запорному элементу. Шарнир образован размещенными на переливной трубе консольными горизонтальными трубками. В каждую из трубок введен шип. Шип выполнен на каждом из рычагов плоского запорного элемента. Поплавок выполнен в виде двух жестких оболочек. Каждая из оболочек закреплена на одном из рычагов. В оболочках размешен твердый материал легче воды. Центр тяжести каждой из оболочек смещен по горизонтали относительно шипа в сторону, противоположную месту соединения рычага с плоским запорным элементом. Изобретение направлено на повышение герметичности запорного устройства и упрощение конструкции клапана и технологии его сборки в различных по конструкции и размеру емкостях. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Донный клапан, содержащий цилиндрический полый корпус в виде трубы с седлом в верхней его части, нижним резьбовым участком и выполненным на наружной поверхности корпуса ниже седла упорным фланцем, переливную трубу, выполненную заодно с корпусом и размещенную сбоку от него, крепежную гайку, размещенную на резьбовом участке корпуса, эластичное уплотнительное кольцо, имеющее прямоугольное поперечное сечение, надетое на корпус и размещенное между упорным фланцем и крепежной гайкой, плоский запорный элемент, выполненный с двумя рычагами и закрепленный посредством шарнира с возможностью поворота относительно седла, тягу, закрепленную нижним концом на запорном элементе и верхним концом на пусковом устройстве, и поплавок, прикрепленный к запорному элементу, отличающийся тем, что шарнир образован размещенными на переливной трубе консольными горизонтальными трубками, в каждую из которых введен шип, выполненный на каждом из рычагов плоского запорного элемента, а поплавок выполнен в виде двух жестких оболочек, каждая из которых закреплена на одном из рычагов, причем в оболочках размещен твердый материал легче воды, при этом центр тяжести каждой из оболочек смещен по горизонтали относительно шипа в сторону, противоположную месту соединения рычага с плоским запорным элементом.2. Донный клапан по п.1, отличающийся тем, что плоский запорный элемент образован опорным диском, выполненным за одно целое с двумя рычагами, и на опорном диске посредством анкера и фиксирующей скобы закреплен диск, выполненный из эластичного материала.3. Донный клапан по п.1, отличающийся тем, что переливная труба выполнена с образованными через каждые 20 мм на верхней части ее наружной поверхности кольцевыми канавками с возможностью регулировки высоты переливной трубы путем среза части переливной трубы по кольцевым канавкам.4. Донный клапан по п.1, отличающийся тем, что пусковое устройство состоит из направляющей трубки с опорным фланцем и резьбой со стороны ее нижнего конца, фиксирующей гайки, полой ручки, а тяга образована шнуром и полым штоком, вставленным с зазором в направляющую трубку, при этом в верхней части полого штока выполнен резьбовой фланец, на котором посредством резьбы закреплена полая ручка, а выше резьбового фланца выполнен участок штока со сходящимися от верхнего торца штока щелевыми пазами, в которых защемлен верхний конец шнура с образованием таким образом верхнего конца тяги, а нижний конец тяги образован шнуром, закрепленным своим нижним концом на запорном элементе.5. Донный клапан по п.1, отличающийся тем, что уплотнительное кольцо выполнено с кольцевыми впадинами на сторонах уплотнительного кольца, обращенных к уплотняемым поверхностям.