ПЕРЕКРЫВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДВУХ ПОТОКОВ С РАЗДЕЛЕНИЕМ ФУНКЦИЙ ВЫБОРА НАПОРА И ОТКРЫВАНИЯ ВОДЫ Российский патент 2023 года по МПК F16K11/20 F16K11/74 

Изобретение относится к области сантехники и может быть использовано в качестве перекрывающего устройства для двух потоков, которое устанавливается в смесителях с раздельным регулированием температуры и напора воды, в том числе термостатических, в позиции до смешивающего клапана.

Известно перекрывающее устройство для двух потоков (патент RU 2792807, опубл. 24 марта 2023 г.), первый вариант которого содержит корпус, шток, неподвижную круглую пластину с двумя входными отверстиями и двумя симметричными им выходными отверстиями, подвижную круглую пластину с двумя коммутирующими пазами, которые в начальном положении подвижной пластины разъединяют входные и выходные отверстия неподвижной пластины, а в конечном положении соединяют их, но отличается тем, что в нем установлены втулка, ось, удерживающая шток во втулке, поводок, взаимодействующий со штоком и перемещающийся вместе с подвижной пластиной, подвижная пластина имеет меньший диаметр, чем неподвижная пластина, и регулирование напора двух потоков осуществляется при движении рычажной рукоятки по направлениям вверх - вниз.

Известен однорычажный водопроводный кран с разделением функций выбора напора и перекрывания потока (патент RU 2744622, опубл. 12 марта 2021 г.), состоящий из корпуса крана, излива, рычажной рукоятки, подводящего патрубка и канала однородной жидкости, полости для установки картриджа, канала, соединяющего выходное отверстие картриджа и излив, прижимной гайки, колпака корпуса и картриджа для перекрывания потока однородной жидкости, содержащего неподвижную керамическую пластину с одним входным и одним выходным отверстиями, подвижную керамическую пластину с одним коммутирующим пазом или сквозным отверстием, шток, втулку, ось, удерживающую шток во втулке, поводок, взаимодействующий со штоком и перемещающийся вместе с подвижной керамической пластиной, шумогаситель, корпус и донышко картриджа, верхнюю и нижнюю резиновые прокладки, отличающийся тем, что дугообразное входное или выходное отверстие неподвижной керамической пластины имеет на всем протяжении сужение к одному из своих концов и при перемещении рычажной рукоятки по направлению вправо - влево происходит дополнительный по отношению к ее перемещению по направлению вверх - вниз выбор необходимого напора однородной жидкости.

Такой водопроводный кран может использоваться не только для холодной воды, но и в качестве перекрывающего устройства в смесителях с раздельным регулированием температуры и напора воды, в том числе термостатических, но только в позиции после смешивающего устройства. Недостатками такой конструкции являются нахождение смешивающего устройства под постоянным давлением и, как следствие, сокращение срока его эксплуатации, возможность перетока воды в закрытом положении, необходимость устанавливать обратные клапаны, которые могут длительное время находиться под нагрузкой и выходить из строя. Выход из строя обратного клапана создает угрозу для функционирования всей водопроводной системы.

Для устранения указанных недостатков необходимо создание перекрывающего устройства для двух потоков с разделением функций выбора напора и открывания воды, которое устанавливается в позиции до смешивающего клапана. Такое устройство представляет собой объединение преимуществ двух указанных прототипов.

В связи с тем, что предлагаемое изобретение относится к перекрывающим устройствам для двух потоков и имеет с ними несколько больше общих признаков, в качестве наиболее близкого рассматривается первый из двух указанных прототипов. Решающим моментом в определении наиболее близкого прототипа стало то, что описываемое устройство, как и первый прототип, имеет два входных и два выходных отверстия, в то время как второй прототип имеет только одно входное и одно выходное отверстие.

В устройствах с вращающейся рукояткой клапан имеет другой механизм и состоит из двух одинаковых круглых пластин. В то время как в данном изобретении подвижная пластина имеет меньший диаметр, чем неподвижная, что позволяет ей не только вращаться, но и перемещаться относительно центра неподвижной пластины. Поэтому в качестве прототипов рассматриваются перекрывающие устройства с рычажной рукояткой и клапаном в виде двух пластин разного диаметра.

Предлагаемое перекрывающее устройство для двух потоков с разделением функций выбора напора и открывания воды, так же как и наиболее близкий прототип, содержит корпус, шток, рычажную рукоятку, втулку, ось, удерживающую шток во втулке, поводок, взаимодействующий со штоком и перемещающийся вместе с подвижной пластиной клапана, и клапан в виде неподвижной круглой пластины с двумя входными отверстиями и двумя выходными отверстиями и подвижной круглой пластины меньшего диаметра, чем неподвижная, с двумя коммутирующими каналами, но отличается тем, что два входных и два выходных отверстия сделаны дугообразными, два входных или выходных отверстия неподвижной пластины имеют сужение к одному из своих концов, второй коммутирующий канал подвижной пластины располагается над первым коммутирующим каналом и при перемещении рычажной рукоятки по направлениям вправо - влево происходит дополнительный по отношению к ее перемещению по направлениям вверх - вниз выбор необходимых напоров двух потоков холодной и горячей воды.

Первый коммутирующий канал выполняется в виде паза, второй - в виде отверстия, проходящего над первым коммутирующим каналом. В результате подвижная керамическая пластина по сравнению с наиболее близком аналогом становится несколько более толстой. Однако увеличение толщины одной из пластин является незначительным по сравнению с размером корпуса. Для улучшения характеристик коммутирующие каналы могут иметь небольшое сужение, направленное в сторону движения при открывании потока.

Корпус устройства выполняется в виде разборного картриджа, состоящего из основной цилиндрической части и донышка с верхней и нижней резиновыми прокладками. Перекрывающий клапан предполагает наличие шумогасителя.

При движении вверх рычажной рукоятки в крайнем правом положении напор двух потоков будет полным (Full) или максимальным (Мах), при движении вверх в крайнем левом положении - самым экономичным (Econ) или минимальным (Min). Поэтому для направлений вправо - влево могут использоваться обозначения Full (Мах) - Econ (Min), указывающие соответственно полный напор и экономичный режим. Для обозначения направлений может также использоваться расширяющаяся дуга или два круга, закрашенная площадь которых показывает силу напора. При этом сохраняется возможность дополнительного регулирования напора с помощью неполного движения рычажной рукоятки вверх.

По сравнению с первым прототипом такая конструкция создает возможность для разделения функций выбора напора и перекрывания воды для двух потоков, облегчает выбор режимов малого напора, повышает экономичность расхода воды, ослабляет гидроудары и увеличивает срок эксплуатации устройства, а также создает дополнительное удобство для пользователя, который, ориентируясь на положение рычажной рукоятки, может сначала выбрать необходимый ему напор, поворачивая рукоятку вправо - влево, а затем быстро открыть его, подняв рукоятку вверх.

По сравнению со вторым прототипом такая конструкция позволяет установить ее в позиции до смешивающего клапана, что значительно уменьшает нагрузку на него, устраняет возможность перетока холодной и горячей воды в перекрытом положении, избавляет от необходимости устанавливать на подводящих каналах обратные клапаны, повышает надежность конструкции и увеличивает срок ее эксплуатации.

Таким образом, предлагаемая конструкция по сравнению с наиболее близким прототипом создает сразу несколько технических результатов:

1) разделение функций выбора напора и перекрывания двух потоков разнородных жидкостей;

2) облегчение выбора режимов малого напора двух потоков;

3) большая экономичность расхода воды;

4) ослабление гидроударов;

5) увеличение срока эксплуатации устройства;

6) дополнительное удобство для пользователя, позволяющее сначала выбрать необходимый напор, а затем открыть поток воды.

На фиг.1 изображен вид сбоку на смеситель с раздельным регулированием температуры и напора воды, в котором установлено перекрывающее устройство для двух потоков с разделением функций выбора напора и открывания воды. Штриховой тонкой линией на фигуре схематично показано внутреннее устройство, штриховой основной -перемещение рычажной рукоятки из положения «Закрыто» в положение «Открыто».

На фиг.2 изображен вид сверху на смеситель с таким перекрывающим устройством. Штриховой основной линией показаны перемещения рычажной рукоятки в крайнее левое положение, создающее минимальный поток воды, и крайнее правое положение, соответствующее полному напору.

Крайнее правое положение создает полный напор и используется для быстрого набора воды в емкости большого объема, например, в чайники и кастрюли. Центральное положение рукоятки используется для мытья рук. Крайнее левой положение для экономных режимов расходования воды, например, для чистки овощей. Поэтому в качестве условных символов трех основных позиций рукоятки могут также использоваться знаки чайника, мытья рук и морковки или другие. Если смеситель используется в офисе преимущественно для мытья рук, то рукоятку надо оставлять в серединном положении.

При пропорциональном сужении входных или выходных отверстий неподвижной пластины напор воды в серединном положении будет в два раза меньше полного, а в крайнем левом - в четыре раза.

Однако сужения входных или выходных отверстий могут быть разными и создавать различные режимы. Например, в серединном положении напор в два раза меньше полного, а в крайнем левом - в шесть или восемь раз меньше максимального напора.

По сравнению с классическими однорычажными смесителями расход воды, например, при мытье рук будет в два раза меньше.

На фиг.3 показана неподвижная пластина перекрывающего клапана для первого варианта, в котором сужение имеют выходные отверстия:

a) вид сверху на пластину;

b) разрез по центру пластины (А-А).

Сужение первого выходного отверстия выполняется по заданным параметрам, сужение второго отверстия делается таким образом, чтобы площади S₁ и S₁', S₂ и S₂', S₃ и S₃', показанные на фиг.5, были равны. Для повышения точности расчета может использоваться большее количество площадей.

На фиг.4 показана подвижная пластина перекрывающего клапана для первого варианта:

a) вид сверху на пластину;

b) разрез по центру пластины (В-В).

Невидимые сверху коммутирующие каналы подвижной пластины изображены штриховыми линиями. Толстой штриховой линией показано, как выглядят коммутирующие каналы снизу пластины. Тонкая штриховая линия отражает соединение двух видимых снизу частей второго коммутирующего канала.

На фиг.5 изображен механизм взаимодействия неподвижной и подвижной керамических пластин перекрывающего устройства для первого варианта, в котором сужение имеют выходные отверстия. Штриховой тонкой линией показаны элементы неподвижной керамической пластины, закрытые сверху подвижной пластиной. На фигуре показано расположение неподвижной и подвижной керамических пластин, когда рычажная рукоятка:

a) опущена вниз в крайнем правом положении;

b) поднята вверх в крайнем правом положении;

c) опущена вниз в серединном положении;

d) поднята вверх в серединном положении;

e) опущена вниз в крайнем левом положении;

f) поднята вверх в крайнем левом положении.

На фиг.6 показана неподвижная пластина перекрывающего клапана для второго варианта, в котором сужение имеют входные отверстия:

а) вид сверху на пластину;

b) разрез по центру пластины (А-А).

Подвижная пластина для второго варианта совпадает с подвижной пластиной для первого варианта, поэтому ее изображение не показано.

На фиг.7 изображен механизм взаимодействия неподвижной и подвижной керамических пластин перекрывающего устройства для второго варианта, в котором сужение имеют входные отверстия. На фигуре показано расположение неподвижной и подвижной керамических пластин, когда рычажная рукоятка:

a) опущена вниз в крайнем правом положении;

b) поднята вверх в крайнем правом положении;

c) опущена вниз в серединном положении;

d) поднята вверх в серединном положении;

e) опущена вниз в крайнем левом положении;

f) поднята вверх в крайнем левом положении.

Сравнение первого варианта, в котором сужение имеют выходные отверстия неподвижной пластины клапана, и второго варианта, при котором сужение имеют входные отверстия, показывает, что во втором варианте осуществляется несколько более плавное регулирование минимального напора при движении вверх рычажной рукоятки, поэтому второй вариант является более предпочтительным, однако на практике при таком малом напоре это отличие не столь заметно.

На фиг.8 изображены виды снизу на картридж с клапаном, в котором сужение имеют выходные отверстия неподвижной пластины. На фигуре показаны разные варианты расположения уплотнительных колец 15 нижней резиновой прокладки:

a) все уплотнительные кольца располагаются на одной линии;

b) уплотнительные кольца для входных и выходных отверстий располагаются под углом.

Ложное уплотнительное кольцо 16 нижней резиновой прокладки необходимо для равномерного прилегания картриджа к поверхности для его установки.

Уплотнительные кольца верхней резиной прокладки повторяют контуры входных и выходных отверстий неподвижной пластины. Разная форма отверстий неподвижной пластины и донышка картриджа и, соответственно, уплотнительных колец на верхней и нижней резиновых прокладках позволяет преобразовать вытянутые отверстия в стандартные подводящие каналы.

Отверстия в донышке картриджа также могут полностью повторять входные и выходные отверстия неподвижной пластины. В этом случае донышко картриджа имеет одинаковые верхнюю и нижнюю резиновые прокладки, уплотнительные кольца которых повторяют контуры отверстий неподвижной пластины. Преобразование вытянутых отверстий в стандартные подводящие каналы при таком варианте происходит под полостью для установки картриджа.

На фиг.9 изображены виды снизу на картридж с клапаном, в котором сужение имеют входные отверстия неподвижной пластины:

a) уплотнительные кольца располагаются на одной линии;

b) уплотнительные кольца для входных и выходных отверстий располагаются под углом.

На фиг.1-9 показаны: корпус смесителя 1; излив 2; подводящий патрубок холодной воды 3; подводящий патрубок горячей воды 4; подводящий канал холодной воды 5; подводящий канал горячей воды 6; перекрывающее входное устройство для двух потоков (картридж) 7; полость для установки входного устройства 8; неподвижная пластина входного устройства 9; входные отверстия неподвижной пластины входного устройства 10; выходные отверстия неподвижной пластины входного устройства 11; подвижная пластина входного устройства 12; первый коммутирующий канал, выполненный в виде паза, 13; второй коммутирующий канал, выполненный в виде отверстия, проходящего над первым коммутирующим каналом, 14; уплотнительные кольца нижней резиновой прокладки картриджа 15; ложное уплотнительное кольцо нижней резиновой прокладки картриджа 16; выступ донышка входного устройства (картриджа) для его правильной установки 17; первый соединительный канал (для холодной воды) входного и выходного устройств 18; второй соединительный канал (для горячей воды) входного и выходного устройств 19; смешивающее выходное устройство 20; полость для установки выходного устройства 21; канал, соединяющий выходное устройство и излив, 22; рычажная рукоятка входного устройства 23; рукоятка выходного устройства 24; шпилька крепления смесителя к поверхности 25; прокладки крепления смесителя к поверхности 26; гайка крепления смесителя 27.

Предлагаемое изобретение относится к водосберегающим технологиям. Внедрение в производство смесителей с разделением функций смешивания и выбора напора, имеющих перекрывающее устройство для двух потов с разделением функций выбора напора и открывания воды, не только устранит проблему перетока холодной и горячей воды и уменьшит нагрузку на смешивающий клапан, но и повысит общую экономичность расхода воды и создаст дополнительное удобство для пользователя.

Изобретение относится к области сантехники и может быть использовано в качестве перекрывающего устройства для двух потоков в смесителях с раздельным регулированием температуры и напора воды. Перекрывающее устройство содержит корпус, шток, рычажную рукоятку, клапан в виде неподвижной круглой пластины с двумя входными отверстиями и двумя выходными отверстиями и подвижной круглой пластины меньшего диаметра, чем неподвижная, с двумя коммутирующими каналами, но отличается тем, что два входных или выходных отверстия неподвижной пластины имеют сужение к одному из своих концов, второй коммутирующий канал подвижной пластины располагается над первым коммутирующим каналом и при перемещении рычажной рукоятки по направлениям вправо - влево происходит дополнительный выбор необходимых напоров двух потоков. Технический результат состоит в разделении функций выбора напора и перекрывания двух потоков, облегчении выбора режимов меньшего напора и повышении экономичности. 9 ил.

Перекрывающее устройство, содержащее корпус, шток, рычажную рукоятку, втулку, ось, удерживающую шток во втулке, поводок, взаимодействующий со штоком и перемещающийся вместе с подвижной пластиной клапана, и клапан в виде неподвижной круглой пластины с двумя входными отверстиями и двумя выходными отверстиями и подвижной круглой пластины меньшего диаметра, чем неподвижная, с двумя коммутирующими каналами, отличающееся тем, что два входных и два выходных отверстия сделаны дугообразными, два входных или выходных отверстия неподвижной пластины имеют сужение к одному из своих концов, второй коммутирующий канал подвижной пластины располагается над первым коммутирующим каналом и при перемещении рычажной рукоятки по направлениям вправо - влево происходит дополнительный по отношению к ее перемещению по направлениям вверх - вниз выбор необходимых напоров двух потоков холодной и горячей воды.