УЗЕЛ КЛАПАНА
UNIT OF VALVE

Изобретение относится к клапанам регулирования текучей среды, в частности, к узлам клапана, выполненным для использования в таких местоположениях их установки, которые не перпендикулярны к стене и не находятся вровень с ней.
Клапаны регулирования текучей среды для ванны/душа обычно монтируют в стене вблизи ванны или душевой кабины. Стена может быть частью цельного корпуса либо может быть стеной помещения, такой как покрытая кафелем стенка, образующая часть душевой кабины.
Эти клапаны регулирования обычно прикрепляют к дюбелям и/или вблизи стеновой панели, и затем их соединяют с линиями горячего или холодного водоснабжения позади стены. Эти клапаны обычно имеют шток клапана, который выступает наружу из отверстия стены, и рукоятку, прикрепленную к наружному концу штока, для регулирования клапана на стене со стороны помещения.
Многие эти клапаны являются смесителями, в которые поступает холодная и горячая вода и которые регулируют соотношение и количество через них проходящей воды, и доставляют смешанный выходной поток в ванну, в душевой распылитель и/или т.п. при включенном клапане. См., например, патент США № 5467799. Прочие такого вида клапаны только регулируют количество либо холодной, либо горячей воды. Клапаны другого вида направляют поток в такие устройства, как рукомойник, душевой распылитель, водопроводный кран или др.
Эти клапаны всегда предпочтительно устанавливают таким образом, что шток клапана выступает на 90 градусов из стены. Такое расположение обеспечивает возможность выровнять декоративную накладку, которая примыкает к стенам снаружи и прячет отверстие в стене, и также предотвращает прохождение воздуха через отверстие в стене.
Иногда в случае новой установки, и гораздо чаще в связи с переделками, стены помещения не расположены строго вертикально.
Либо даже, когда они вертикальные, регулирующий клапан установлен, возможно, таким образом, что шток клапана не проходит перпендикулярно к стене. Трудности также могут возникать, когда толщина стены более или менее превышает ожидаемое значение. Во многих этих случаях угол между штоком клапана и стеной может быть более или менее 90 градусов, в результате чего возникают функциональные трудности и нарушается внешний вид при установке регулирующих средств.
Во-первых, когда клапан не перпендикулярен к стене, то рукоятка и соответствующие декоративные элементы могут изнутри помещения казаться непрямыми и/или неотцентрированными. Во-вторых, из-за изменений толщины стены расстояние между рукояткой и стеной может изменяться, опять же нарушая внешний вид установки. Помимо этого, если декоративная накладка прочно закреплена на клапане перпендикулярно к штоку клапана, то ее задняя/внутренняя сторона не будет заподлицо со стеной. Вместо этого между стеной и накладкой будет зазор. Этот зазор может нарушать внешний вид и в любом случае будет оставлять отверстие, через которое холодный сквозняк может входить в ванную комнату, и влага может просачиваться из комнаты позади ее стен (что будет возможной причиной возникновения трудно удаляемой плесени).
В прошлом один из методов выравнивания декоративной накладки на стене, если клапан был расположен под некоторым углом к стене, предусматривал небольшой изгиб декоративной накладки или выполнение небольшой выемки в стене в том месте, в которое доходила декоративная накладка. Для некоторых материалов данного помещения (например, для керамической плитки) это было трудно сделать. Причем для этого требовалось дополнительное время и дополнительная работа, и иногда установка при этом выглядела «непрофессионально». Помимо этого, если это исправление устраняло проблему с декоративной накладкой, то проблема рукоятки оставалась нерешенной.
Патент США № 572911 раскрывает клапан регулирования текучей среды, имеющий участок трубы, сформированный с кольцевым утолщением, образующим искривленную поверхность увеличенного диаметра по сравнению с участком трубы, вставляемым в криволинейное гнездо в декоративной накладке. Декоративная накладка выполнена с возможностью поворота вокруг утолщения, чтобы занять положение под некоторым неперпендикулярным углом по отношению к трубе.
Патент США № 1163457 раскрывает несколько похожий узел, хотя упомянутое утолщение согласно этому патенту расположено на кольцевом элементе (отдельно от гладкого конца трубы), и декоративная накладка при этом не выглядит как имеющая вогнутое гнездо.
Узлы, раскрываемые в обоих этих патентах, оставляли утолщение и сопрягающую поверхность декоративной накладки видимыми со стороны помещения. Причем, если декоративная накладка располагалась под некоторым неперпендикулярным углом на гладком конце трубы, то она перекрывала части утолщения по-разному, в результате чего было так или иначе видно, что декоративная накладка находится под углом к стене. Помимо этого, это исправление не улучшало внешний вид установленной рукоятки либо не учитывало различия, обусловленные толщиной стены.
Патент США № 6807983 раскрывает клапан регулирования текучей среды, имеющий поворотное соединение для поворотного монтирования декоративной накладки по отношению к корпусу клапана, в результате чего декоративную накладку можно установить заподлицо со стенкой, если клапан не перпендикулярен к стене. Хотя это соединение учитывает зазоры между стеной и декоративной накладкой, оно не корректирует изменения угла и расстояния от рукоятки до стены.
Поэтому все еще существует необходимость создания усовершенствованного узла клапана, в котором декоративную накладку можно установить с обеспечением хорошего внешнего вида узла, при этом - заподлицо, на стене монтирования, и который будет обеспечивать перпендикулярность рукоятки к стене, если клапан не будет расположен перпендикулярно к стене.
Такая задача решается за счет создания узла клапана текучей среды, который согласно изобретению содержит корпус клапана; шток клапана, проходящий от корпуса клапана и выполненный с возможностью поворота вокруг первой оси для регулирования потока текучей среды через клапан текучей среды; и рукоятку, выполненную с возможностью поворота вокруг второй оси, отличающейся от первой оси, и связанную со штоком клапана, чтобы вызвать поворот штока клапана вокруг первой оси при повороте рукоятки вокруг второй оси; переходник штока, связанный со штоком клапана; и поводковый патрон штока, при этом рукоятка соединена с поводковым патроном штока, и в первом положении рукоятка поворачивается вокруг первой оси, а во втором положении рукоятка поворачивается вокруг второй оси, которая пересекает первую ось, при повороте рукоятки в каждом из первого и второго положений шток клапана поворачивается вокруг первой оси, и в первом положении переходник штока и поводковый патрон штока выровнены по первой оси, и во втором положении переходник штока выровнен по первой оси, а поводковый патрон штока выровнен по второй оси.
Предпочтительно, по меньшей мере, один элемент из рукоятки и штока клапана включает в себя множество прорезей, а другой элемент из рукоятки или штока клапана включает множество выступов, который имеют такой размер, чтобы входить в прорези.
Предпочтительно, по меньшей мере, один элемент из переходника штока и поводкового патрона штока имеет множество прорезей, а другой из элементов переходника штока или поводкового патрона штока имеет множество выступов, которые имеют такой размер, чтобы входить в прорези.
Предпочтительно, выступы проходят в радиальном направлении и выполнены эллиптическими.
Предпочтительно, узел клапана текучей среды дополнительно содержит гибкое соединительное устройство, подсоединенное между штоком клапана и рукояткой.
Предпочтительно, гибкое соединительное устройство содержит переходник штока, связанный со штоком клапана, и поводковый патрон штока, связанный с рукояткой.
Предпочтительно, узел клапана текучей среды дополнительно содержит установочную пластину, имеющую соединитель для установки рукоятки, причем установочная пластина выполнена с возможностью ее избирательного позиционирования вокруг штока клапана для центрирования, при этом конец штока клапана находится внутри установочной пластины.
Предпочтительно, узел клапана текучей среды дополнительно содержит декоративную накладку, выполненную с возможностью ее выравнивания вокруг оси поворота рукоятки или устанавливаемую вокруг штока.
Предпочтительно, узел клапана текучей среды дополнительно содержит юбку, установленную вокруг штока клапана и имеющую внешний конец с отверстием в нем, и внутренний конец, выполненный с возможностью соединения с соединителем в установочной пластине.
Предпочтительно, узел клапана текучей среды дополнительно содержит резьбовой крепежный элемент для связи юбки с рукояткой.
Предпочтительно, узел клапана текучей среды дополнительно содержит уплотняющую пластину, выполненную с возможностью соединения с корпусом клапана и содержащую отверстие для размещения части установочной пластины.
Предпочтительно, установочная пластина содержит фланец, имеющий первую и вторую плоские стенки, и уплотняющая пластина содержит фланец, имеющий первую и вторую плоские стенки, причем стенки в уплотняющей пластине ограничивают поворот стенок в установочной пластине после заданного положения.
Предпочтительно, гибкое соединительное устройство представляет собой, по меньшей мере, одно из следующих устройств: упругий переход, ползун, гибкий диск, резиновая вставка, обычный универсальный шарнир «хомут/кулиса», гибкое реечное серво-соединение, сильфонное серво-соединение, зубчатое серво-соединение или шаровое серво-соединение.
Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает создание узла, содержащего гибкое соединительное устройство для связи штока клапана с рукояткой, чтобы обеспечивать возможность монтирования рукоятки перпендикулярно к стене и монтирование декоративной накладки заподлицо на стене установки клапан, если клапан не перпендикулярен к стене.
Узел также дает возможность быстрого и удобного обеспечения аккуратного, профессионального внешнего вида при установке клапанов текучей среды. Это техническое решение устраняет зазоры или пространства между декоративной накладкой и стеной (без необходимости сгиба декоративной накладки, выполнения выемки в стене или введения наполнителей). Идея этого изобретения также целесообразна для регулирующих клапанов, устанавливаемых на горизонтальных несущих поверхностях (например, на установочном крае ванны). В этом случае термин «наружный» означает «верхний», и термин «внутренний» означает «нижний».
При этом этот узел можно использовать, даже если клапан перпендикулярен к стене. Еще одно преимущество изобретения заключается в том, что поворотное соединение в основном скрыто в полностью собранном узле, и поэтому почти или совсем не видно, что узел установлен не строго вертикально.
Эти и прочие преимущества изобретения поясняются в приводимом ниже подробном описании и на чертежах. Ниже излагается определенное предпочтительное осуществление, но подразумевается, что изобретение не ограничивается этим осуществлением. И полный объем изобретения изложен в прилагаемой формуле изобретения.
Далее изобретение будет пояснено более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 - поперечное сечение узла клапана регулирования текучей среды согласно изобретению; узел позиционирован для его установки на вертикальной стене, с должной перпендикулярной подгоночной сборкой;
Фиг.2 - изображение узла в перспективе, с пространственным разделением деталей;
Фиг.3 - поперечное сечение узла клапана регулирования текучей среды, в котором клапан установлен под некоторым углом к стене;
Фиг.4 - изображение в перспективе установочной пластины узла; эта пластина собрана с уплотняющей пластиной узла;
Фиг.5 - местный вид Фиг.1, показывающий переходник штока;
Фиг.6 - местное сечение в перспективе показываемого на Фиг.5 переходника штока, вставленного в поводковый патрон штока, установленный под первым углом; и
Фиг.7 - местное сечение в перспективе показываемого на Фиг.5 переходника штока, вставленного в поводковый патрон штока, установленный под вторым углом.
Как видно на чертежах, в частности, на Фиг.1 и 2, узел клапана (в целом позиция 10) согласно настоящему изобретению содержит рукоятку 12, поводковый патрон 16 штока, переходник 18 штока, уплотняющую пластину 40, зажим 42, декоративную накладку 22, установочную пластину 24 и основной клапан 26. В компонентах корпуса можно использовать клапанный механизм согласно патенту США № 5467799, содержание которого включено полностью в данный документ в качестве ссылки.
Клапан 26 может содержать корпус 30 с отверстиями 28. В отверстия 28 входят такие соединительные устройства, как резьбовой крепеж 44 для привинчивания уплотняющей пластины 40 на стене 31 со стороны помещения напротив клапана 26 к клапану 26.
На Фиг.4 уплотняющая пластина 40 содержит выпуклый фланец 61, имеющий первую и вторую плоские стенки 60 и 62 на противоположных сторонах отверстия 45. В отверстие 45 входит установочная пластина 24, фиксируемая на стене 31 уплотняющей пластиной 40. Установочная пластина 24 имеет фланец 68 (Фиг.4) с первой и второй плоскими стенками 64 и 66 и резьбовую ступицу 25, проходящую от фланца 68 и вмещающую рукояточный узел, согласно приводимому ниже описанию.
Резьбовая ступица 25 проходит через отверстие 45 в уплотняющей пластине 40 и фиксируется в нужном положении в той же плоскости, что и уплотняющая пластина 40, зажимом 42, расположенным над фланцем 61 уплотняющей пластины 40. Размер отверстия 45 обеспечивает установочной пластине 24 возможность «плавания», чтобы пластину 24 можно было избирательно позиционировать в отверстии 45 для центрирования ступицы 25 относительно штока 32 клапана, согласно приводимому ниже описанию. Фланец 61 в уплотняющей пластине 40 и фланец 68 в установочной пластине 24 взаимодействуют для блокирования установочной пластины 24 в нужном положении. Поворот ступицы 25 ограничен взаимодействием плоских стенок 60 и 62 в уплотняющей пластине 40 и плоских стенок 64 и 66 на установочной пластине 24. В зависимости от положения установочной пластины 24 в отверстии 45 зазоры 46 и 48 переменных размеров сформированы между установочной пластиной 24 и уплотняющей пластиной 40.
Как видно на Фиг.1 и 2, при сборке шток 32 клапана проходит от корпуса 30 клапана 26 через стену 31, через отверстие 45 в уплотняющей пластине 40 и через резьбовую ступицу 25 в помещение. Переходник 18 штока, содержащий множество проходящих в радиальном направлении выступов 20, связан с концом штока 32 клапана, чтобы обеспечивать соединение с рукояткой 12. Линии водоснабжения можно соединить с корпусом 30 при помощи стандартных соединений, чтобы регулировать поток и, в некоторых случаях, температуру поступающей воды.
Рукоятка 12 связана с юбкой 14 и поводковым патроном 16 штока через посредство такого резьбового крепежа, как осевой винт 34, для формирования рукояточного узла. Поводковый патрон 16 штока имеет цилиндрический полый конец, содержащий множество прорезей 13, которые предпочтительно, как показано, удлиненные и размер которых соответствует вмещению в них проходящих радиально выступов 20 в переходнике 18 штока. При желании между рукояткой 12 и юбкой 14 может быть вставлена шайба 36 для облегчения поворота рукоятки 12. Как вариант в этом местоположении можно обеспечить смазку и/или можно подобрать материалы, обеспечивающие скользящий контакт.
Для соединения рукоятки 12 со штоком 32 клапана юбка 14 рукояточного узла навинчена на ступицу 25 первой установочной пластины 24, и проходящие радиально выступы 20 переходника 18 штока зацепляют удлиненные прорези 13 в поводковом патроне 16 штока. Взаимное соединение между проходящими радиально выступами 20 и прорезями 13 обеспечивает гибкое соединение или, в основном, «универсальный шарнир», позволяющий передачу крутящего момента от рукоятки 12 поводковому патрону 32 штока, даже если имеется существенное угловое смещение между поводковым патроном 32 штока и рукояткой 12. Проходящие в радиальном направлении выступы 20 на переходнике 18 штока выполнены с возможностью осевого перемещения в прорезях 13, чтобы сообразовываться с толщиной стенки 31, которая определяет относительное расстояние между поводковым патроном 16 и штоком 32 клапана.
Проходящие в радиальном направлении выступы 20 могут быть выполнены в разных формах, включая круглую форму. Обращаясь к Фиг.5-7, согласно одному из осуществлений изобретения, проходящие в радиальном направлении выступы 20 эллиптические и имеют большую ось 70, которая проходит по существу от края до края поперек прорези 13 в поводковом патроне 16 штока, в собранном виде, и малую ось 72, проходящую по существу в направлении длины прорези 13. Большая ось 70 имеет размер, позволяющий выступу 20 войти в прорезь 13 с жестким допуском, но с достаточным зазором для перемещения. Обращаясь к Фиг.6, когда оси поворота поводкового патрона 16 штока и штока 32 клапана сцентрированы, то выступы 20а и 20b расположены перпендикулярно к оси поворота 50 поводкового патрона 16 штока, и поворот поводкового патрона 16 штока обусловливает контакт между выступами 20а и 20b и стороной соответствующей прорези 13 в направлении поворота. Обращаясь к Фиг.7, в случае несоосности осей поводкового патрона 16 штока и штока 32 клапана противоположные стороны выступов 20а и 20b доходят до точки, в которой каждая сторона выступа 20b контактирует со стороной прорези 13, обеспечивая ограничивающую точку, предотвращающую дальнейшее угловое смещение. Экспериментально определено, что применение эллиптической формы обеспечивает передачу крутящего момента в более широком диапазоне углового смещения между рукояткой 12 и штоком 32 клапана, чем круглая конфигурация. Очевидно, что изменения диапазона углового смещения поэтому можно создать изменением относительных размеров большой и малой осей эллипса, или иным изменением формы выступов 20. Проходящие в радиальном направлении выступы можно также сформировать в других формах, включая параболы, гибкую кривую или др. конфигурации.
Как видно на Фиг.1 и 2, декоративная накладка 22 установлена на уплотняющей пластине 40 и установочной пластине 24. Кромка 50 декоративной накладки 22 входит в установочный паз 52 в юбке 14 и предотвращает попадание воды под декоративную накладку 22, и при этом нет необходимости в дополнительном уплотняющем элементе. В сборе, декоративная накладка 22 удерживается в нужном положении резьбовым соединением между ступицей 25 и юбкой 14. Декоративная накладка 22 имеет размер, позволяющий повторное ее позиционирование вокруг уплотняющей пластины 40 и центрирование вокруг штока 32 клапана и рукоятки 12, даже если компоненты узла клапана смещены от заданного положения. В результате центрирования декоративной накладки 22 происходит изменение интервалов или зазоров 54 и 56 между уплотняющей пластиной 40 и декоративной накладкой 22 согласно приводимому ниже описанию.
На Фиг.1 и 3 узел 10 клапана показан в сборе в прикреплении к стене 31, смещение от заданного положения, показываемое на Фиг.3, может произойти, когда угол между штоком 32 клапана равен более или менее 90 градусам по отношению к стене, на которой он установлен, например, когда подгонка неровная или не перпендикулярна к стене.
На Фиг.1 части узла 10 клапана на стене 31 со стороны помещения и на противоположной стороне стены 31 все перпендикулярны к стене 31 и расположены на одной прямой по горизонтальной линии 50. Гибкое соединение между поводковым патроном 16 штока и переходником 18 штока расположено по той же горизонтальной линии 50, и резьбовая ступица 25 установочной пластины 24 поэтому по существу сцентрирована в отверстии 45 уплотняющей пластины 40. Причем поэтому зазоры 46 и 48, образованные между уплотняющей пластиной 40 и установочной пластиной 24, по существу одинаковые. При этом декоративная накладка 22 по существу сцентрирована на уплотняющей пластине 40 - показано зазорами 56 и 58, которые также по существу одинаковые. Поворот рукоятки 12 поэтому обусловливает поворот штока 32 клапана, чтобы регулировать расход потока и, в некоторых случаях, температуру воды, идущей по клапану 26.
Обращаясь к Фиг.3, части узла 10 клапана на стороне стенки 31, противоположной помещению, смещены от горизонтальной линии 50 под углом 52. Части узла 10 клапана на стене 31 со стороны помещения можно зафиксировать перпендикулярно к стене 31 и в совмещении с горизонтальной линией 50, т.к. обеспечено гибкое соединение между поводковым патроном 16 штока и переходником 18 штока. При повороте рукоятки 12 гибкое соединение позволяет выравнивание поводкового патрона 16 штока и рукоятки 12 по оси, определяемой горизонтальной линией 50, даже если поводковый патрон 32 штока расположен по линии 53 под углом 52. Благодаря наличию по существу «универсального шарнира» крутящий момент можно передавать штоку 32 клапана при повороте рукоятки 12, даже если рукоятка 12 и шток 32 клапана не соосны и поворачиваются вокруг разных осей.
Для учета смещенных от заданного положения компонентов установочная пластина 24 и соответствующая ступица 25 расположены в отверстии 45 уплотняющей пластины 40 для центрирования гибкого соединения между поводковым патроном 16 штока и переходником 18 штока в ступице 25. По причине углового смещения это положение смещено от центра Фиг.1, и поэтому регулируются и положение установочной пластины 24, и декоративной накладки 22. Смещение можно наблюдать по отношению к зазорам 46 и 48, образованным между уплотняющей пластиной и установочной пластиной 24.
Зазор 46 между уплотняющей пластиной 40 и установочной пластиной 24 на первой стороне узла 10 по существу меньше зазора 48 на противоположной стороне. Поскольку декоративная накладка 22 соединена с юбкой 14, сцентрированной с установочной пластиной 25 и рукояткой 12, поэтому зазоры 54 и 56 между уплотняющей пластиной 40 и декоративной накладкой 22 также не равны друг другу. Юбка 14 и декоративная накладка 22 закрывают положение уплотняющей пластины 40, и поэтому эти смещения производят впечатление сцентрированности рукоятки в клапане независимо от смещения от заданного положения и/или углового смещения.
Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает узел, предназначенный для регулирующего клапана ванны/душа и дающий возможность быстрого и удобного обеспечения аккуратного, профессионального внешнего вида без зазоров и пространств между декоративной накладкой и стеной (без необходимости сгибать декоративную накладку, делать выемку в стене или вставлять наполнители).
Изобретение обеспечивает и функциональное, и внешнее улучшение для установленных клапанов и его можно использовать между рукояткой 12 и клапаном 26, несмотря на существенное угловое смещение между осью вращения клапана 26 и рукоятки 12. Настоящее изобретение с точки зрения выполняемых им функций обеспечивает гибкое соединение или по существу универсальный шарнир, которые позволяют обеспечить должное центрирование и надлежащую работу клапана, несмотря на смещение клапана от заданного положения. Помимо этого, поскольку прорези 13 в поводковом патроне 16 штока существенно длиннее проходящих в радиальном направлении выступов 20 в переходнике 18 штока, поэтому поводковый патрон 16 штока можно вновь позиционировать в осевом направлении для учета более тонких и более толстых стен и, в связи с этим, для учета диапазона значений глубины подгонки.
С точки зрения внешнего вида описываемое выше изобретение компенсирует внутри своего устройства изменения в установке клапана, и поэтому узел выглядит перпендикулярным и эстетично на стене со стороны помещения, даже если он установлен с клапаном, расположенным под некоторым углом к стене. Поскольку компоненты на стене со стороны помещения можно установить перпендикулярно к стене, поэтому между стеной и декоративной накладкой устранены зазоры; и изобретение обеспечивает имеющее хороший внешний вид монтирование, не имеющее видимых признаков смещения от заданного положения. Причем декоративную накладку можно сцентрировать независимо от того, что клапан будет расположен под некоторым углом. Помимо этого, расстояние от рукоятки до стены фиксированное независимо от толщины стены.
Выше описывается определенное гибкое соединение, но очевидно, что можно использовать и другие механические соединения для обеспечения соединения по существу в виде универсального шарнира между клапаном и рукояткой. Также можно использовать любое гибкое приводное соединение, обеспечивающее возможность передачи крутящего момента между непараллельными валами, включая, например, упругий переход, ползун, гибкий диск, резиновую вставку, обычный универсальный шарнир «хомут/кулиса», гибкое реечное серво-соединение, сильфонное серво-соединение, зубчатое серво-соединение или шаровое серво-соединение. Также можно использовать и такие другие соединения, как прямая рейка, вставляемая в прорезное гнездо. Специалисту в данной области техники будут очевидны и прочие различные соединения такого рода.
Показано, что соединение между штоком клапана и рукояткой выполнено при помощи переходника и поводкового патрона, но очевидно, что эти компоненты можно ввести в шток и/или рукоятку непосредственно либо их можно выполнить иным образом.
Кроме этого, исходя из этого описания, специалисту в данной области техники будут очевидны и другие модификации и изменения предпочтительного осуществления изобретения в рамках его идеи и объема. Поэтому изобретение не должно ограничиваться только излагаемым здесь осуществлением. Полный объем изобретения представлен в прилагаемой формуле изобретения.
Таким образом, согласно изобретению создан узел клапана регулирования текучей среды, особо целесообразный для узлов, расположенных под некоторым углом к поверхности, на которой их устанавливают.