УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКОНОМИИ ВОДОПРОВОДНОЙ ВОДЫ

Полезная модель «Устройство для экономии водопроводной воды» (далее  «Устройство») относится к оборудованию хозяйственно-питьевого водоснабжения, предназначенного для экономии водопроводной воды при эксплуатации водоразборной арматуры.
Существующее устройство («Прототип») к водопроводному крану (Рис. 1, патент РФ - RU 2117114) предназначено для:
- предотвращения потерь воды при умывании, мойке посуды и т.п. (в обычных кранах в те промежутки времени, когда вода фактически не нужна для потребителя, она льется непрерывным потоком);
- подачи воды как порциями, так и непрерывным потоком;
- исключения утечек и затопления помещений водой;
- мгновенного перекрытия потока воды.
Предлагаемое устройство имеет признаки, совпадающие с признаками запатентованной полезной модели («Прототип»): корпус с входным отверстием, перегородка с выходным отверстием, шток с клапаном, пропущенным через выходное отверстие перегородки и уплотнительное кольцо.
Недостатком прототипа является то, что он представляет собой технологически сложную конструкцию для выполнения относительно простых задач в бытовом водопользовании, в частности:
- наличие сложной для изготовления конфигурации корпуса 1;
- наличие высокоточной резиновой прокладки 9, которая служит для более плотного прилегания металлического стержня (штока) 7 с цилиндрической поверхностью выходного отверстия корпуса и требует периодической замены во избежание утечки воды.
Это делает устройство довольно дорогим изделием для широкого использования.
Целью предлагаемого устройства является значительное упрощение его конструкции и технологии изготовления, значительное уменьшение его себестоимости с сохранением и улучшением функций прототипа.
Предлагаемое устройство (Рис. 2) состоит из корпуса 1 с входным отверстием 2, днища (выполняет роль перегородки) с выходным отверстием 3, штока с клапаном 4, пропущенным через выходное отверстие 3 перегородки, уплотнительного резинового кольца 5, приспособления 6 для фиксации штока относительно корпуса 1.
При этом перегородка объединена с днищем корпуса и с выходным отверстием и имеет плоскую форму, клапан выполнен в виде плоской шайбы, внутренний диаметр корпуса 1, наружный диаметр клапана 4, внутренний диаметр выходного отверстия 3 в корпусе и наружный диаметр штока 4 выполнены так, чтобы шток с клапаном мог бы легко отклоняться в сторону от оси корпуса, так как длина штока в несколько раз превышает диаметр клапана (более 4 раз - рычаг Архимеда), в качестве резиновой прокладки между клапаном и перегородкой использовано типовое уплотнительное кольцо от обычных кранов.
Днище может быть изготовлено с корпусом из одного цельного материала или отдельно с последующим присоединением к корпусу.
Устройство для экономии водопроводной воды работает следующим образом.
Пользователь добивается подачи воды, нажимая ладонями рук на конец штока с клапаном 4 в сторону и вверх. При нажатии штока в сторону он отклоняется от оси устройства, а край клапана со стороны приложения усилия упирается в перегородку через резиновый уплотнитель, образуя точку опоры для рычага Архимеда (образован клапаном и штоком). Одновременно с отклонением штока от оси устройства приподнимается противоположная точке опоры сторона клапана. Это происходит без особых усилий за счет большого рычага через соотношение длины штока и диаметра клапана (больше 4), плоской формы клапана 4, плоской форме днища с выходным отверстием 3 и достаточных зазоров между внутренней стенкой корпуса и наружным диаметром клапана, между стенкой выходного отверстия 3 корпуса (днища) и наружным диаметром штока 4. В этот момент давление воды в корпусе резко падает и шток легко движется вверх, открывая путь к вытеканию воды из крана. После прекращения воздействия на шток с клапаном 4 он опускается и перекрывает выход воды из корпуса 1, закрывая выходное отверстие 3 в днище через уплотнительное кольцо 5.
Для получения непрерывного потока воды шток с клапаном 4 поднимается до тех пор, пока пружинящий фиксатор 6 пройдет через отверстие 3.
После прохождения пружинящего фиксатора 6 через отверстие 3 шток с клапаном отпускается. При этом шток с клапаном 4 зафиксируется в верхнем положении, и вода будет течь непрерывно. Для закрытия воды шток 4 переводится в нижнее положение.
В устройстве для экономии водопроводной воды рис. 2 при необходимости обеспечения дебета воды через устройство равным дебету воды через кран без устройства, внутренний диаметр корпуса, наружный диаметр клапана, диаметр выходного отверстия 3 в корпусе и наружный диаметр штока 4 выполняются так, чтобы площади зазора между внутренней стенкой корпуса и наружным диаметром клапана и зазора между внутренней стенкой отверстия корпуса и наружным диаметром штока были примерно равными площади сечения выходного патрубка крана.
В случае, когда давление воды в сети высокое и расход воды через кран большой, корпус 1 устройства для экономии водопроводной воды можно выполнить в виде полой втулки с днищем (выполняет роль перегородки) и выходным отверстием - см. рис. 3.
При этом площади сечения зазоров между внутренней стенкой корпуса и стенкой клапана, а также между стенкой отверстия корпуса и стенкой штока будут меньше, чем площадь сечения патрубка крана.
Это уменьшит расход воды через кран и устройство в целом. Однако в большинстве случаев этого будет достаточно для пользователей воды.
Устройство для экономии водопроводной воды на рис. 3 проще и более технологичнее, чем устройство для экономии водопроводной воды на рис. 2.
При этом принцип работы устройства для экономии водопроводной воды на рис. 3 будет таким же, как и у устройства для экономии водопроводной воды на рис. 2.
В устройстве для экономии водопроводной воды рис. 3 (без множества отверстий в перегородке) диаметры внутри корпуса, клапана, отверстия в корпусе и штоке выполнены так, чтобы площади зазора между внутренней стенкой корпуса и наружным диаметром клапана и зазора между внутренним диаметром отверстия 3 корпуса и наружным диаметром штока 4 были максимальными и примерно равными.
В устройствах, которые показаны на рис. 2 или рис. 3, днище с выходным отверстием 3 может иметь много мелких отверстий для аэрации потока воды, как показано на рис. 5.
В устройствах для экономии водопроводной воды рис. 2 и рис. 5 (с множеством отверстий в перегородке) зазоры между диаметрами выходных отверстий 3 и диаметрами штоков 4 должны обеспечивать только отклонение штока от оси устройства и соотноситься примерно как - d отв. = (1,1-1,3) d штока.
В устройствах, которые показаны на рис. 2 или рис. 3 (без множества отверстий в перегородке), клапан 4 может иметь выступы по своему периметру для центровки штока с клапаном относительно выходного отверстия 3 днища, как показано на рис. 4. Эти выступы могут быть применены, когда используются тонкие резиновые прокладки и разница в диаметрах выходного отверстия и штока соизмерима с толщиной прокладки. В этом случае при открывании клапана возможно его смещение и невозврат (перекос) клапана на свое место после завершения подачи воды. Для исключения такого смещения по периметру клапана размещаются выступы. При этом делается так, чтобы радиус клапана плюс длина выступа была меньше внутреннего радиуса корпуса приблизительно на половину толщины резиновой прокладки.
Для фиксации штока могут быть использованы различные известные варианты, в том числе изложенные в прототипе. В нашем случае предлагается разместить и закрепить в отверстии, проделанном в штоке, пружинящую проволоку длиной примерно (1,05-1,1) d отв. При этом расстояние от клапана будет определяться в каждом конструктиве отдельно, и оно будет зависеть от длины свободного хода клапана со штоком и толщины перегородки. В случае, когда конструкция корпуса не позволяет достаточного свободного хода клапана, то предлагается сделать небольшую прорезь в перегородке, а проволоку или штырек разместить в отверстии на штоке на расстоянии от клапана, равной примерно толщине перегородки. Тогда для фиксации штока, после его подъема для подачи воды достаточно повернуть шток вокруг оси. Резиновый ободок может быть применен только в варианте, когда в перегородке будет множество мелких отверстий, через которые будет вытекать вода. Принцип размещения такой же, как описано для пружинящей пробки.
Устройства, которые показаны на рис. 2 или 3, крепятся к патрубку крана с помощью резьбы, на патрубке крана также должна быть резьба. Устройство может быть сделано так, что его можно будет крепить к водопроводному крану с помощью байонетного соединения.
В предлагаемом устройстве механизм преодоления силы давления воды в сети при открытии клапана основан на принципе действия рычага Архимеда, что позволило значительно уменьшить необходимые усилия пользователя.
Предлагаемая полезная модель может применяться в квартирах, индивидуальных домах, на предприятиях, в школах, больницах и других общественных местах.
Полезная модель позволяет экономить большое количество потребляемой водопроводной воды и исключить затопление помещений водой.
Сравнительный анализ показывает, что:
- конструкция предлагаемого устройства проще и его изготовление технологичнее, чем конструкция и технология изготовления прототипа:
- уплотнительное кольцо 5 предлагаемого устройства в отличие от высокоточной резиновой прокладки 9 прототипа унифицировано с сантехническими прокладками, которые широко выпускаются в настоящее время российской промышленностью;
- устройство 6 для фиксации штока 4 относительно корпуса 1 для обеспечения непрерывного потока воды выполнено из упругого материала и закреплено на штоке на определенном расстоянии от клапана;
- устройство 6 для фиксации штока 4 относительно корпуса 1 для обеспечения непрерывного потока воды выполнено из резинового кольца и зафиксировано на штоке 4 на определенном расстоянии от клапана;
- механизм преодоления силы давления воды в сети при подъеме клапана в прототипе основан на выравнивании давления воды сверху и снизу клапана, а в предлагаемом устройстве механизм преодоления силы давления воды в сети при подъеме клапана основан на принципе действия рычага Архимеда, что позволило значительно упростить его конструкцию;
- приспособление 6 для фиксации штока 4 проще, чем у прототипа.
Таким образом, предлагаемое устройство для экономии водопроводной воды характеризуется высокой эффективностью по сокращению расходов воды, имеет упрощенную конструкцию, значительно дешевле прототипа и содержит элементы новизны.