САНИТАРНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к санитарной технике, а именно к конструкции унитаза с бачком для воды.
Известен аналог – смывное дозирующее устройство для туалетных систем – патент на изобретение Украины № 29532, 29.03.1999, содержащее бачок, трехходовой кран, трубопровод подачи жидкости из водопроводной системы, трубопровод подачи жидкости из бачка в унитаз, причём трехходовой кран расположен с возможностью переключения подачи жидкости из водопроводной системы в бачок и из бачка в унитаз.
Недостатком аналога является наличие трехходового крана, который создаёт вероятность перетекания воды из водопроводной системы в унитаз под низким давлением и не обеспечивает заполнение бачка да избыточного давления. Такой режим не обеспечивает заложенную в конструкцию возможность эффективного смыва под высоким давлением и повышает расход жидкости.
Известен аналог – санитарно-техническое устройство – патент на изобретение РФ № 2184668, 10.07.2002, принятое в качестве прототипа, содержащее дозатор жидкости, соединенный трубопроводом с распылительными элементами, расположенными в полости унитаза, и включатель смыва, отличающееся тем, что распылительные элементы выполнены в виде форсунок с плоским выходным торцом и прямоугольным сечением выходного отверстия, при этом число форсунок n определяется из соотношения n = πD/2h, где D - диаметр отверстия наибольшего сечения унитаза; h - расстояние между плоскостью, в которой расположены выходные торцы форсунок, и плоскостью наибольшего сечения унитаза,  при этом дозатор выполнен в виде пневмогидроаккумулятора с первым клапаном для подачи жидкости по трубопроводу в форсунки и вторым клапаном для ввода жидкости в пневмогидроаккумулятор, причем включатель смыва связан с первым и вторым клапанами.
Недостатком прототипа является высокий расход жидкости. Первой причиной этого является низкое удельное давление струи на поверхность чаши унитаза, и, как следствие, низкая эффективность очистки чаши унитаза, приводящая к необходимости тратить на смыв большее количество воды. Второй причиной высокого расхода является отсутствие возможности использование разных по объёму доз жидкости в зависимости от степени загрязнённости унитаза. Первой причиной низкого давления жидкости на поверхность чаши унитаза является наличие трубопровода, связывающего бачок и унитаз, который создаёт потери напора и приводит к тому, что часть жидкости после закрытия клапана сливается без напора. Второй причиной является подача воды из водопроводной системы в бачок через тот же трубопровод, который используется для соединения бачка с чашей унитаза. Третьей причиной является отсутствие специальных требований к форме бачка, которые обеспечили бы ему необходимую прочность для создания в нём избыточного давления жидкости. Для предотвращения превышения допустимого значения давления жидкости в бачке в прототипе используется кран, перекрывающий подачу воды в бачок. Четвёртой причиной низкого давления жидкости на поверхность чаши унитаза является то, что поверхность чаши имеет сложную конфигурацию, на которую невозможно подать равномерно необходимое давление потока жидкости. Области поверхности расположены под различными углами к форсункам подводящего коллектора. Из-за этого одни области очищаются хорошо, другие не в достаточной мере.
Технической задачей полезной модели является снижение расхода используемой для очистки унитазной чаши жидкости.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в обеспечении требуемого для эффективной очистки чаши унитаза давления и расхода жидкости на всю очищаемую поверхность чаши унитаза в зависимости от степени её загрязненности.
2
Решение технической задачи в cанитарно-техническом устройстве, содержащем бачок для жидкости, соединенный с форсунками, расположенными в полости унитаза, включатель смыва, кран перекрытия подачи жидкости из бачка к форсункам, трубопровод подачи жидкости под давлением, достигается тем, что  очищаемая внутренняя поверхность чаши унитаза имеет сужающуюся сверху к низу форму, не имеет горизонтальных и горизонтально расположенных вогнутых участков, как в унитазах тарельчатой формы, угол между касательной к линии сечения поверхности чаши унитаза вертикальной плоскостью, проходящей через центр нижнего сливного отверстия чаши, и вертикальной прямой составляет от 10 до 75 градусов, форсунки расположены в подающем коллекторе, расположенном в верхней части чаши унитаза по периметру её основания таким образом, что форсунки направлены на очищаемую поверхность чаши с возможностью попадания струй из форсунок на всю очищаемую поверхность чаши унитаза, кран перекрытия подачи жидкости из бачка к форсункам выполнен в виде бессальникового крана с затвором, в состав материала которого входит керамика, кран перекрытия имеет два открытых положения, отличающихся площадью проходного сечения, кран перекрытия расположен в нижней части бачка и соединен с подающим коллектором напрямую без промежуточных трубопроводов, включатель смыва выполнен в виде механизма ручного привода крана перекрытия подачи жидкости из бачка к форсункам, исходное положение управляющего органа которого соответствует закрытому положению крана перекрытия и зафиксировано возвратным механизмом, который выполнен с обеспечением возврата управляющего органа из его конечных положений в исходное положение, первое конечное положение управляющего органа соответствует первому открытому положению крана перекрытия, имеющему меньшее проходное сечение, предназначенному для расходования меньшего объёма жидкости из бачка за время перемещения управляющего органа в исходное положение, второе конечное положение управляющего органа соответствует второму открытому положению крана перекрытия, имеющему большее проходное сечение, предназначенному для расходования большего объёма жидкости из бачка за время перемещения управляющего органа в исходное положение, трубопровод подачи жидкости из внешней сети соединен с нижней частью бачка независимо от канала подачи жидкости из бачка к форсункам, бачок имеет замкнутый внутренний объём и прочность, обеспечивающую  целостность его конструкции при внутреннем избыточном давлении на его стенки более 1,5 кгс/см.
На фиг.1 изображён вид сбоку санитарно-технического устройства с рассеченным по плоскости симметрии унитазом.
На фиг.2 изображен вид сверху на санитарно-техническое устройство без бачка.
На фиг.3 изображено сечение чаши унитаза А-А.
На фиг.4 изображен запорный элемент крана перекрытия.
2
Санитарно-техническое устройство, изображенное на рисунке 1, содержит бачок 1 для жидкости, соединенный с форсунками 2, расположенными в полости унитаза 3, включатель смыва 4, кран перекрытия 5 подачи жидкости из бачка 1 к форсункам 2, трубопровод 6 подачи жидкости из внешней сети, очищаемая внутренняя поверхность чаши 7 унитаза 3 имеет сужающуюся сверху к низу форму, не имеет горизонтальных и горизонтально расположенных вогнутых участков, как в унитазах тарельчатой формы, угол α между касательной 8 к линии 9 сечения поверхности чаши 7 унитаза 3 вертикальной плоскостью 10, проходящей через центр 11 нижнего сливного отверстия 12 чаши 7, и вертикальной прямой 13 составляет от 10 до 75 градусов, форсунки 2 расположены в подающем коллекторе 14, расположенном в верхней части чаши 7 унитаза 3 по периметру её основания таким образом, что форсунки 2 направлены на очищаемую поверхность чаши 7 с возможностью попадания струй из форсунок на всю очищаемую поверхность чаши 7 унитаза 3, кран перекрытия 5 подачи жидкости из бачка 1 к форсункам 2 выполнен в виде бессальникового крана с затвором, в состав материала которого входит керамика, кран перекрытия 5 имеет два открытых положения, отличающихся площадью проходного сечения, кран перекрытия 5 расположен в нижней части бачка 1 и соединен с подающим коллектором 14 напрямую без промежуточных трубопроводов, включатель смыва 4 выполнен в виде механизма ручного привода крана перекрытия 5 подачи жидкости из бачка 1 к форсункам 2, исходное положение управляющего органа 15 которого соответствует закрытому положению крана перекрытия 5 и зафиксировано возвратным механизмом 16, который выполнен с обеспечением возврата управляющего органа 15 из его конечных положений в исходное положение, первое конечное положение управляющего органа 15 соответствует первому открытому положению крана перекрытия 5, имеющему меньшее проходное сечение, предназначенному для расходования меньшего объёма жидкости из бачка 1 за время перемещения управляющего органа 15 в исходное положение, второе конечное положение управляющего органа 15 соответствует второму открытому положению крана перекрытия 5, имеющему большее проходное сечение, предназначенному для расходования большего объёма жидкости из бачка 1 за время перемещения управляющего органа 15 в исходное положение, трубопровод 6 подачи жидкости из внешней сети соединен с нижней частью бачка 1 независимо от канала подачи жидкости из бачка 1 к форсункам 2, бачок 1 имеет замкнутый внутренний объём и прочность, обеспечивающую  целостность его конструкции при внутреннем избыточном давлении на его стенки более 1,5 кгс/см.
2
Рассмотрим пример конкретной реализации санитарно-технического устройства. Устройство используется в бытовом туалете, подключено к водопроводной системе снабжения водой, и к канализации для удаления использованной жидкости с отходами жизнедеятельности,  рабочей жидкостью является вода. Бачок 1 для жидкости изготовлен из нержавеющей стали. Днища бачка 1 имеют радиусные переходы 17 к основаниям и изготовлены методом ротационной вытяжки и соединяются с цилиндрической частью бачка 1 сваркой. Бачок 1 имеет радиусные переходы 17 для обеспечения равнопрочности конструкции бачка 1. Это позволяет создать необходимое для эффективного смыва унитаза давление жидкости в бачке 1, не разрушив его. Унитаз изготовлен из керамики. Поверхность чаши 7 унитаза 3 имеет коническую форму. Это сделано для того, чтобы вся поверхность равномерно омывалась форсунками 2. Это достижимо и при пирамидальной форме унитаза и при форме, обладающей двойной кривизной. Условием возможности эффективной очистки чаши является отсутствие препятствий в виде горизонтально расположенных вогнутых участков, как в унитазах тарельчатой формы, резких переходов сечений, что определяется условием - угол α между касательной 8 к линии 9 сечения поверхности чаши 7 унитаза 3 вертикальной плоскостью 10, как показано на рисунке 3, проходящей через центр 11 нижнего сливного отверстия 12 чаши 7, и вертикальной прямой 13 должен составлять от 10 до 75 градусов. В случае сложной поверхности с многочисленными изгибами этого достичь невозможно, поэтому для очистки таких унитазов требуется больше жидкости и  иногда требуется дополнительное механическое воздействие, например, ершом. Форсунки 2 являются отверстиями в подающем коллекторе 14. Подающий коллектор 14 является пластиковым трубопроводом, как показано на рисунке 2. Он закреплён в верхней части чаши 7 унитаза 3 по длине окружности основания её поверхности таким образом, что форсунки 2 направлены в сторону нижней части чаши 7 унитаза 3 с возможностью попадания разбрызгиваемых струй из форсунок 2 на всю поверхность чаши 7 унитаза 3. Кран перекрытия 5 подачи жидкости из бачка 1 к форсункам 2 выполнен в виде бессальникового крана с запорными элементами из металлокерамики. Бессальниковый металлокерамический кран обеспечивает абсолютную герметичность канала, соединяющего бачок 1 и подающий коллектор 1 при высоком давлении жидкости в бачке 1, которая сложно достижима при других типах кранов. Кроме этого такой кран обладает высокой износоустойчивостью, которая необходима в рассматриваемых условиях работы унитаза, из которого жидкость подается под большим по сравнению наиболее распространёнными на сегодняшний день устройствами смыва напором. Запорный элемент 18 крана перекрытия 5 имеет два пропускных отверстия 19 и 20, как показано на рисунке 4, одно больше другого. В закрытом положении отверстия не совмещены с проходными отверстиями 21 на входе и выходе крана перекрытия 5. При повороте запорного элемента 18 крана перекрытия 5 совмещается либо первое 19, имеющее меньшую площадь, либо второе 20 отверстие с проходными отверстиями 21 на входе и выходе крана перекрытия 5. Трубопровод 6 подачи жидкости из внешней сети  расположен в нижней части бачка 1 для возможности наполнения бачка 1 снизу вверх. При этом в верхней части бачка 1 остаётся объём воздуха, который при заполнении бачка 1 водой сжимается и поддавливает воду для создания необходимого для эффективного смыва напора. Избыточное давление воды в бачке 1 при его полном заполнении равно 3 кгс/см. Объём бачка 1 соединен с подающим коллектором 14 напрямую без промежуточных трубопроводов. Между ними расположен только кран перекрытия 5. Это позволяет исключить гидравлические потери напора, которые имели бы место при наличии соединяющего бачок 1 и коллектор 14 трубопровода. В описываемом устройстве это особенно важно, так как создаётся повышенный напор по сравнению с наиболее распространенными системами смыва, в которых вода вытекает лишь под давлением столба жидкости в бачке 1. При повышенном напоре гидравлические потери выше, поэтому важно их исключение для эффективного преобразования избыточного давления жидкости в бачке 1 в напор струй из форсунок 2, который осуществляет очистку чаши 7 унитаза 3.  Включатель смыва 4 выполнен в виде механизма ручного привода крана перекрытия 5 подачи жидкости из бачка 1 к форсункам 2. Его управляющий орган 15 - это рукоятка, которая выполнена с возможностью перемещения по направляющим 22 и связана с рычагом 23, осуществляющим открытие и закрытие крана перекрытия 5. Возвратное действие возвратного механизма 16 осуществляют две пружины растяжения – одна препятствует повороту запорного элемента 18 в одну сторону и возвращает его в исходное положение, другая препятствует повороту запорного элемента 18 в другую сторону и возвращает его в исходное положение. Наличие возвратного механизма позволяет экономить жидкость, осуществляя открытие крана перекрытия 5 только на определённый промежуток времени.
Рассмотрим пример работы санитарно-технического устройства. Устройство готово к работе после подключения к системе водоснабжения через трубопровод 6 и к канализации через патрубок 24. Бачок 1 заполняется водой через патрубок 6 до предельного состояния, при котором вода перестает поступать в бачок 1 из-за создавшегося в нём давления. В верхней части бачка 1 остается объём воздуха, который, сжимаясь, создаёт давление. После пользования унитазом 3 и возникновения необходимости его очистки пользователь переводит управляющий орган 15 включателя смыва 4 либо в одну сторону, что обеспечивает поворот запорного элемента 18 крана перекрытия 5 с совмещением первого отверстия 19, имеющего меньшую площадь, с проходными отверстиями 21 крана перекрытия 5, либо в другую строну, что обеспечивает поворот запорного элемента 18 крана перекрытия 5 с совмещением второго отверстия 20, имеющего большую площадь, с проходными отверстиями 21 крана перекрытия 5. В процессе поворота управляющего органа 15 усилие передается на рычаг 23 открытия крана перекрытия 5 и кран открывается, путём совмещения первого 19 или второго 20 отверстий запорного элемента 18 с проходными отверстиями 21 крана перекрытия 5. Вода начинает под напором вытекать в коллектор 14 и из форсунок 2 коллектора 14 на коническую поверхность чаши 7 унитаза 3, осуществляя её очистку. Во время вытекания воды происходит возврат управляющего органа 15 под действием пружины возвратного механизма 16 в исходное положение и закрытие крана перекрытия 5. Время возврата управляющего органа 15 в исходное положение и размер проходного сечения отверстий 19 и 20 крана перекрытия 5 определяют расход жидкости одного смыва.
Технический результат  полезной модели достигается благодаря тому, что
-  очищаемая внутренняя поверхность чаши унитаза имеет сужающуюся сверху к низу форму, не имеет горизонтальных и горизонтально расположенных вогнутых участков, как в унитазах тарельчатой формы, угол между касательной к линии сечения поверхности чаши унитаза вертикальной плоскостью, проходящей через центр нижнего сливного отверстия чаши, и вертикальной прямой составляет от 10 до 75 градусов, что гарантированно обеспечивает воздействие струй жидкости с необходимым для эффективной очистки давлением на всю очищаемую поверхность чаши унитаза,
- форсунки расположены в подающем коллекторе, расположенном в верхней части чаши унитаза по периметру её основания таким образом, что форсунки направлены на очищаемую поверхность чаши с возможностью попадания струй из форсунок на всю очищаемую поверхность чаши унитаза,
- кран перекрытия подачи жидкости из бачка к форсункам выполнен в виде бессальникового крана с затвором, в состав материала которого входит керамика, так как только такой кран обеспечивает надежную герметизацию бачка при повышенном избыточном давлении жидкости в нём, и способен поддерживать избыточное давление в бачке, необходимое для создания требуемого для эффективной очистки чаши давления струй жидкости на очищаемую поверхность чаши унитаза,
- кран перекрытия имеет два открытых положения, отличающихся площадью проходного сечения, что обеспечивает требуемый расход жидкости в зависимости от загрязненности чаши унитаза,
- кран перекрытия расположен в нижней части бачка и соединен с подающим коллектором напрямую без промежуточных трубопроводов, что минимизирует потери напора жидкости для сохранения необходимого для эффективной очистки чаши высокого давления струи жидкости на её очищаемую поверхность,
- включатель смыва выполнен в виде механизма ручного привода крана перекрытия подачи жидкости из бачка к форсункам, исходное положение управляющего органа которого соответствует закрытому положению крана перекрытия и зафиксировано возвратным механизмом, который выполнен с обеспечением возврата управляющего органа из его конечных положений в исходное положение, первое конечное положение управляющего органа соответствует первому открытому положению крана перекрытия, имеющему меньшее проходное сечение, предназначенному для расходования меньшего объёма жидкости из бачка за время перемещения управляющего органа в исходное положение, второе конечное положение управляющего органа соответствует второму открытому положению крана перекрытия, имеющему большее проходное сечение, предназначенному для расходования большего объёма жидкости из бачка за время перемещения управляющего органа в исходное положение, что обеспечивает требуемый для эффективной очистки чаши унитаза расход жидкости в зависимости от степени её загрязнённости,
- трубопровод подачи жидкости из внешней сети соединен с нижней частью бачка независимо от канала подачи жидкости из бачка к форсункам, что позволяет создать избыточное давление жидкости в бачке для последующего создания требуемого для эффективной очистки чаши унитаза давления струй жидкости на очищаемую поверхность унитаза, а также исключает потери напора жидкости по сравнению с прототипом, что позволяет повысить удельное давление струй жидкости на очищаемую поверхность унитаза для её эффективной очистки,
2
- бачок имеет замкнутый внутренний объём и прочность, обеспечивающую  целостность его конструкции при внутреннем избыточном давлении на его стенки более 1,5 кгс/см, что позволяет создать в нём высокое избыточное давление жидкости без опасности разрушения бачка, которое напрямую влияет на давление струй жидкости на очищаемую поверхность чаши унитаза, позволяя обеспечить её эффективную очистку.