Устройство для мытья теплой водой

Область техники, к которой относится полезная модель. Устройство предназначено для любых нужд, в которых требуется подогретая вода. Преимущественная область применения - мытье рук, посуды, тела ( в варианте душа). Устройство рассчитано на условия, при которых должна экономиться расходуемая вода. Например, эти условия могут быть вызваны: отсутствием водопровода, дороговизной воды в данной местности, сложностью канализации отработанной воды.
Для бытовых нужд применяются водонагреватели проточного, емкостного, и накопительного типов. Чаще всего с электрическим подогревом. Наиболее удобные в применении - проточные. В них подвод тепла осуществляется только, когда вода непрерывно вытекает из крана. Но отсюда и его недостатки. При каждом включении требуется регулировать температуру воды. Или ждать, когда восстановится температура воды, соответствующая предыдущей регулировке (до выключения). При этом вода расходуется впустую. Практически, в рассматриваемых условиях используют нагреватели емкостного типа. Что-то вроде большого электросамовара. Здесь другие проблемы. Например, выбор объема. Для умывания достаточно  литра. Для мытья посуды - много больше. Практически, изготавливают водонагреватели емкостью от 10 литров и более. При этом вряд ли кто станет ждать нагрева даже минимальных 10 литров, чтобы отмыть одну замасленную тарелку. Поэтому часто предполагается воду греть заранее, а емкости делать с теплоизоляцией, чтобы вода остывала медленнее. Иногда даже изготавливают емкости в виде сосудов Дюара, Конечно, можно использовать автоматику для поддержания заданной температуры. Но при наличии больших и, особенно, случайных перерывов в использовании
Уровень техники.
горячей воды нерационально расходуется энергия подогревателя. Кроме того, в этих приборах нельзя оперативно менять температуру воды.
Накопительные нагреватели - это те же емкостные, в которых уровень воды автоматически поддерживается из водопроводной системы.
Сосуды из дорогих материалов и автоматика определяют высокую стоимость изделий и, как результат, ограниченный спрос на рынке.
Сущность полезной модели.
Предлагаемое устройство представляет собой комбинацию нагревателей емкостного и накопительного типов. Кроме того, оно является законченным изделием, не требующим дальнейшего монтажа и настройки и позволяющим изменять температуру воды во время мытья. Поэтому в него введены также трубопроводы, кран и смеситель воды. Особенность устройства в порядке соединения и взаимного расположения всех элементов, чем обеспечивается работоспособность устройства и безопасность его применения.
Общая емкость для воды состоит из двух сосудов - большого и малого. Объем большого рассчитан на многократное использование устройства. Малого - на наиболее типовое разовое. Для иллюстрации можно привести оптимальные размеры емкостей устройств, испытанных на практике в деревенских условиях. Для умывальника: большой 10 - 12 литров, малый 1,5 -5-2 литра. Для летнего душа: большой - 200 литров, малый 5  7 л. Причем, и в том и в другом случаях использовались серийные электронагреватели мощностью 1,2 kw.
Вода нагревается только в малом сосуде. Из него нагретая вода поступает в смеситель, где смешивается с холодной водой, поступающей напрямую из большого сосуда. Температура воды в смесителе регулируется вручную, поэтому отпадает необходимость в установке автоматики.
применять пластмассы. Использование недорогих материалов, отсутствие автоматики и более удобное пользование изделием делает его вполне конкурентоспособным.
Перечень фигур чертежей.
Фиг. 1 - Принципиальная схема устройства для мытья теплой водой. Фиг. 2 - Вариант схемы. Фиг. 3 - Вариант для душа.
Фиг. 4 - Вариант малого сосуда с переменным объемом. На схемах показаны.
1- Большой сосуд с водой.
2- Малый сосуд с водой.
3- Смеситель.
4- Кран.
5- Нагревательный элемент.
6- Пароотводная трубка.
7- Трубка подвода горячей воды из сосуда 2 к смесителю.
8- Трубка подвода холодной воды к смесителю.
9- Трубка подвода холодной воды к сосуду 2.
10- Сблокированные механически перекрывные краны.
11- Душевая насадка.
12- Поршень с уплотнением.
Стрелками показано направление движения воды.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели.
Все элементы устройства известны из уровня техники. Сосуд 1
(фиг. 1,2,3) и пароотводная трубка 6 открытые, т.е. сообщаются с атмосферой.
Для регулировки температуры введен смеситель 3, для подачи воды - кран 4 (фиг. 1). Их конструкции принципиального значения не имеют. Важно, чтобы они были рассчитаны на малое давление воды, т.е. имели бы минимум гидродинамического сопротивления. Пароотводную трубку 6 можно совместить с трубкой подвода воды в сосуд 2 (трубка 9, фиг.2). Каждая из схем имеет небольшие плюсы и минусы непринципиального характера. Вариант устройства для душа (фиг.З) имеет некоторое отличие. Оно вызвано следующей особенностью описанной выше конструкции. Изначально заданное условие - малый расход воды - обеспечивается тем, что воду перекрывают в паузах между непосредственным обмывом предметов или тела. (Подобно тому, как пользуются обыкновенным деревенским умывальником.) Паузы вызваны необходимостью намыливания, вытирания, перестановки предметов и т.п. Во время пауз происходит внутреннее перетекание некоторого количества воды между магистралями 7 и 8 через полость смесителя. В какую сторону происходит это перетекание, зависит от уровня воды, степени нагрева, особенностей конкретной конструкции. Важно не это, а то, что в первый момент очередного включения воды температура может отличаться от первоначально отрегулированной потребителем. В варианте рукомойника эта разница практически незаметна. При мытье под душем вода попадает на участки тела, более чувствительные, чем кисти рук. Поэтому при очередном включении воды можно испытать в течение нескольких секунд неприятные ощущения. Конечно, можно переждать это время. Но тогда вода будет расходоваться неэкономно. Для устранения указанного недостатка в варианте душа вместо сливного крана установлены два сблокированных для синхронной работы перекрывных крана на магистралях 7 и 8 до смесителя. А после смесителя на месте сливного крана - обыкновенная душевая насадка - 11 (фиг. 3). В остальном вариант для душа отличается только размерами сосудов.
Взаимное расположение по вертикали элементов устройства должно быть таким, чтобы вода из сосуда 2 не могла вытечь даже, если забыли закрыть кран. Это решается как обычная задача из области принципа сообщающихся сосудов. Так, в схемах, изображенных на фиг 1 и 2, плоскость выходного отверстия крана (линия h) расположена выше верхнего уровня сосуда 2. Это обеспечивает прекращение истечения воды из устройства, если общий уровень воды станет ниже линии h. В схеме, изображенной на фиг. 3, линия h соответствует уровню воды, при котором воздушная прослойка соединит выходы из сосуда 2 в трубки 6 и 7. Возможны и другие решения. Важно лишь, чтобы в сосуде 2 всегда оставался несливаемый остаток. Это условие предохраняет нагреватель и сосуд 2 от перегрева и разрушения. (По крайней мере, пока полностью не выкипит из него вода, что в реальной жизни маловероятно: свист пара служит хорошим сигналом тревоги.)
Как следует из описания, количество горячей воды, необходимое для разового использования, определяется объемом сосуда 2. Объем выбирается осредненным для наиболее типовых случаев применения. Но можно, в принципе, этот объем сделать переменным, что еще сэкономит расход энергии нагрева. Например, изготовить сосуд 2 в виде цилиндра с поршнем и с соответствующимуплотнением, как это показано на фиг. 4.
Положение поршня 12 фиксируется в необходимой точке (любым способом). Не исключены и иные способы изменения объема.
Опытные образцы умывальника и душа прошли успешные испытания в течение нескольких лет. Практическое их применение выглядит следующим образом.
Перед включением в электросеть необходимо убедиться в том, что уровень воды в трубке 6 (она выполнена прозрачной) хотя бы ненулевой (отсчет от дна сосуда 1). Другой подготовки не требуется. Для простого мытья рук достаточное время нагрева  минуты. Мытье посуды можно начинать после 4  5 минут подогрева. Время выключения легко
определяется при накоплении некоторого опыта эксплуатации. При этом удается почти полностью избежать напрасного нагрева воды. Если случайно забыли вовремя выключить устройство из электросети, оно, как уже упоминалось, напоминает о себе громким свистом из трубки 6 при закипании воды. Так что аварийных ситуаций не было. Экономия воды достигается установкой крана нажимного типа, что позволяет использовать теплую воду импульсно. Замеры показали, что это сокращает расход воды при мытье посуды почти на порядок.
Вода в душе используется также импульсно. Такой душ не является, конечно, альтернативой бани или обычного городского душа. Но служит хорошим освежающим средством в летних условиях. Практически он применялся после каждого контакта с пылью и грязью по нескольку раз в день. Время нагрева от 10 до 30 минут в зависимости от потребности и температуры воздуха.