КРАН ДЛЯ ЭКОНОМНОГО РАСХОДОВАНИЯ ВОДЫ /ВАРИАНТЫ/
WATER-SAVING TAP (VERSIONS)

Изобретение относится к водопроводным кранам для бытовых нужд.
Известны краны различных конструкций, см., например пат. № RU 2502909.
Задача и технический результат изобретения - расширение арсенала технических возможностей.
ВАРИАНТ 1. Для этого кран, вентиль (будем так называть кран с резьбовым штоком) или клапан (далее общее - «кран») имеет ножное управление и выполнен в виде кольца, имеющего снаружи с обеих сторон мембраны, и имеющего внутри по центру расположенное по продольной оси седло крана, а на одной из мембран имеющего запорный элемент, причем обе мембраны соединены около седла несколькими штырями, или соединены снаружи скобой или рамкой, а второй канал для воды находится в кольце.
Понятно, что две мембраны нужно, чтобы при большом давлении в сети водопровода он не самооткрывался. Давление воды на две мембраны направлено в разные стороны и уравновешивает друг друга.
Чтобы давлением воды не отжимало запорный элемент крана, вода должна подаваться в мембранную полость, а выход воды должен быть организован из расположенного по центру седла. Прочность мембран, разумеется, должна быть достаточной, чтобы выдерживать максимально допустимое в бытовой магистрали давление - 10 атм (1 мПа).
Причем, чтобы при увеличении давления запорный элемент постепенно не отжимался от седла, площади мембран могут быть не равны.
Хотя возможен и другой подвариант - давление воды подается изнутри седла крана, а чтобы он не самооткрывался от большого давления, его мембраны имеют предварительное напряжение, направленное на закрытие крана, или же кран имеет наружную пружину, давящую на мембрану напротив седла. Такой кран работоспособен до определенного давления в водопроводной сети и может выполнять хорошую вспомогательную функцию - он самооткрывается при превышении предельного давления, то есть выполняет предохранительную функцию, в частности, защищает от гидравлических ударов.
Кран может быть изготовлен в двух видах - одноразовом и неремонтопригодном, но дешевом. Или в разборном виде, что конструктивно сложнее и будет стоить дороже, но зато кран будет ремонтопригоден.
Для ножного управления кран имеет рычажную педаль, кинематически связанную с одной из мембран (напомню, они взаимосвязаны изнутри штырями или снаружи скобой или рамкой).
Эта кинематическая связь может быть непосредственной, то есть методом касания, или с промежуточным рычагом, или с промежуточной нитью. Последний способ эстетичен (современные нити или лески нужной прочности почти невидимы) и удобен с точки зрения вариативности расположения крана (на стене, на кронштейне раковины и т.п.), а также с точки зрения удобства наведения чистоты в помещении.
Так как данный кран предназначен для бытовых нужд типа: умывания лица и мытья рук, мытья и чистки овощей, мытья посуды, и не предназначен для нужд с большим и постоянным расходом воды (наполнение ведра или ванны), то проходное сечение крана по сравнению со «стандартным» может быть значительно - до 10 раз - уменьшено (примерно до пропускной способности автоматического крана бачка унитаза).
Регулирование расхода воды, в основном, не предполагается. Во-первых, потому, что пропускная способность и так уменьшена, а во-вторых, потому, что возможно применение такого крана совместно последовательно с основным краном или смесителем. Но тем не менее такая возможность предусмотрена - поворот педали или запирающего органа крана может быть ограничен регулируемым ограничителем.
ВАРИАНТ 2. В связи с широким применением технологичных кранов шаровой конструкции для крана с ножным управлением можно использовать и такой тип крана. Однако он должен иметь некоторые особенности, продиктованные удобством эстетичного монтажа его на полу или на стене около раковины. Для этого данный кран имеет рычажную педаль, кинематически связанную с краном шаровой или пробковой конструкции, а педаль или запорный элемент крана подпружинены в направлении закрытия крана.
Более того, для упрощения конструкции педаль может быть установлена непосредственно на подпружиненном запирающем элементе крана. Для подпружинивания в этом случае удобно применять плоскоспиральную пружину кручения.
ВАРИАНТ 3. Для ножного крана может быть применена и вентильная конструкция крана. Для этого резьба в буксе и на штоке такого крана должна быть многозаходной, чтобы достаточно открываться и запираться при повороте на угол не более 60-120 градусов.
Такой кран также должен иметь значительно уменьшенное проходное сечение, что отразится и на габаритах крана и на его требуемом для поворота крутящем моменте.
ВАРИАНТ 4. Современные технологии сделали доступным и более удобный вариант вентиля. Данный кран имеет шток и буксу (втулку с пазами и уплотнением), наклонные пазы в которой имеют непостоянный угол наклона к оси штока, а на штоке имеются выступы или округлые углубления с расположенными в них шариками, входящими в этот паз, или наоборот - в буксе имеются выступы или углубления с расположенными в них шариками, а на штоке имеются наклонные пазы с непостоянным углом наклона.
На фиг. 1 показан кран по варианту 1, где: 1 - кольцо в виде отрезка цилиндра, из которого торчат два патрубка 2 и 3. Патрубок 3 переходит внутри кольца в трубу 4, выходящую к центру кольца и поворачивающуюся на 90 градусов, образуя седло клапана. С двух торцов к кольцу прикреплены разборным или неразборным креплением две гофрированные мембраны 5 (возможно, имеющие предварительное напряжение, направленное на закрытие клапана). На одной из мембран имеется эластичный клапан 6 изнутри и кольцо 7 снаружи. Чтобы компенсировать внутреннее давление, мембраны соединены шестью штырями 8, проходящими сквозь мембрану и запаянными снаружи легкоплавким припоем (до 180 градусов С, чтобы не деструктировалась резина клапана).
На фиг. 5, 6 показано, как две мембраны 5 с этой же целью соединяются снаружи скобой 19 или рамкой 20.
Работает кран так: в любой из патрубков 2, 3 подается вода под давлением магистрали. При необходимости подачи воды человек нажимает на педаль (см. ниже), и соединяющий их рычаг или нить тянет за кольцо 7. Клапан 6 открывается, и вода поступает к потребителю.
Так как давление на две мембраны 5 одинаково по величине и противоположно по направлению, то наличие давления воды в магистрали и его изменение не влияют на работу клапана и на усилие управления им. В случае, если верхняя на фиг. 1 мембрана 5 имеет чуть большую площадь, то чем больше давление воды в магистрали, тем сильнее клапан 6 прижимается к седлу.
На фиг. 2, 3 показан клапан по варианту 4, где: 9 - втулка буксы с двумя полукруглыми или цилиндрическими выемками на внутренней поверхности (могут быть выполнены сквозным сверлением с последующей вставкой двух штифтов), 10 - шток с фигурными полукруглыми или прямоугольными в сечении пазами 12 (см. фиг. 3), в которых размещены два шарика 11. Возможно наоборот - в штыре - выемки, а в буксе - пазы.
Работает кран так - при повороте штока 10 во втулке 9 шарики 11 прокатываются по пазам 12 и преобразуют с переменным передаточным отношением крутящий момент в усилие продольного перемещения штока 10. Шток соединен с запирающим элементом любой известной конструкции - пробковым, шаровым, клапанным.
На фиг. 4 показана педаль, представляющая собой два «совкообразных» П-образных в поперечном сечении профиля - верхний 13 и нижний 14, соединенные в шарнире 15. П-образными они сделаны из эстетических соображений, а также для того, чтобы под педаль не попадали посторонние предметы. Педаль соединена с краном, допустим, нитью 16. Внутри педали может иметься пружина 17. Кстати, ширина педали может достигать полуметра, а длина (в направлении стопы человека) рекомендуется около 200 мм.
Работает педаль так: ногой нажимают на верхний профиль 13, и он опускается вниз, открывая через нить 16 кран любой из упомянутых конструкций.