СМЕСТИТЕЛЬ ПОТОКОВ ВОДЫ
MIXER OF WATER FLOWS

Изобретение относится к санитарно-технической промышленности и предназначено для использования преимущественно в медицинских и бытовых ваннах в целях автоматизации процесса включения/отключения подачи воды для обеспечения безопасной их эксплуатации с заданными характеристиками по степени ее наполнения и величине температуры воды.
Известна установка смешанного водоснабжения, включающая трубопроводы холодной и горячей воды, систему смешивания, управляемую электроникой, термодатчик, электронно связанный с контроллером, с выхода которого поступают сигналы на управление электроклапанами (патент на полезную модель RU №81975, 2008 г.). Недостатком данной установки является отсутствие средств контроля за процессом подачи воды, что может привести, например, к переливу наполняемой емкости.
Наиболее близким к заявленному является водосмесительный кран с бесконтактным дистанционным управлением, содержащий корпус с камерой смешивания воды и переключателем, подводящие трубки, изливную трубку с выходной насадкой и приемопередающей оптической головкой, автономный контрольно-измерительный блок, электрически связанный с источником и приемником оптического излучения и электромагнитными клапанами подачи воды (патент RU №2245968, 2003 г.). Недостатком этого водосмесительного крана является отсутствие контроля как за процессом подачи воды, так и за ее температурой. Это может привести, например, к возникновению нештатных ситуаций, связанных с наполнением до опасного уровня емкостей, вскипанию воды и др.
Технический результат изобретения заключается в расширении функциональных возможностей безопасной эксплуатации смесителей воды для бытовых (медицинских) ванн за счет организации контроля процесса ее наполнения и контроля температуры воды, а также автоматического отключения ее подачи при возникновении нештатных ситуаций.
Указанный результат достигается тем, что смеситель потоков воды, содержащий водосмесительный узел с полостью для смешивания потоков воды, поступающих по линиями подачи и имеющих преимущественно разные значения параметров, и, по меньшей мере, одно запорно-регулирующее устройство, гидравлически связанное с полостью и линиями подачи, изменение положения которого регулирует поступающие в полость потоки и обеспечивает в собирающей емкости значения таких ее параметров, как уровень и температура воды, отличающийся тем, что водосмесительный узел снабжен, по меньшей мере, одним бесконтактным датчиком для контроля, по меньшей мере, одного параметра в емкости приема, и блоком управления, который связан с датчиком и выполнен с возможностью формирования управляющего сигнала для передачи его по беспроводному каналу связи на запорно-регулирующее устройство по реализованному в блоке управления алгоритму, обеспечивающего по сигналам с датчика изменение положения запорно-регулирующего устройства на адекватное заданному значение, при этом запорно-регулирующее устройство приспособлено к приему сигнала с блока управления, передаваемого по беспроводному каналу связи.
Указанный результат достигается также тем, что в каждой из линий подачи установлено запорно-регулирующее устройство, водосмесительный узел снабжен бесконтактным датчиком определения уровня и датчиком температуры, а блок управления содержит алгоритмы определение уровня заполнения водой собирающей емкости и температуры воды и формирует сигналы на изменение положения запорно-регулирующих устройств.
Указанный результат достигается также и тем, что блок управления устанавливается в пульте дистанционного управления и имеет беспроводные каналы связи с водосмесительным и запорно-регулирующим узлами.
На рис.1 приведена структурная схема смеситель потоков воды с одним запорно-регулирующим устройством, на рис.2 - с двумя запорно-регулирующими устройствами, а на рис.3 - схема с пультом дистанционного управления.
Смеситель потоков воды содержит две функциональные единицы в виде запорно-регулирующего и водосмесительного узлов. На вход запорно-регулирующего узла (рис.1) поступают два потока воды (или других жидкостей) с разными характеристиками - холодная вода (X) и горячая (Г). В водосмесительном узле эти потоки смешиваются в устройстве 4 и поступают в ванну 11. Запорно-регулирующие устройства 2 и 3, выполнены, например, в виде шаровых кранов, которые расположены на одном валу с реверсивным регулируемым электроприводом 1. При вращении вала электропривода 1 сечения кранов открываются/закрываются. Питание электропривода 1 от электросети с напряжением Uп. При установке запорно-регулирующего узла в помещении ванны электропривод взрывозащищенного исполнения.
В водосмесительный узел встроен бесконтактный датчик 5, например, в виде ультразвукового уровнемера, обеспечивающего измерение регулируемого параметра - уровня (глубины) ванны. Сигнал с датчика 5 по физическим линиям связи (проводам рис.1) или с использованием беспроводных каналов (рис.3) передается в устройство ввода/вывода 9 блока управления (БУ). БУ содержит также микроконтроллер 8, блок питания 7 и панель 10 задания желаемых характеристик работы смесителя - например, глубина наполнения, температура воды и др. Требуемые их значения задаются с клавиатуры или ползунков на панели 10. Управление положением кранов 2 и 3 производится из БУ по беспроводному каналу связи 6, например «излучатель - приемник» радиосигнала. Радиосигнал поступает в электронный блок электропривода.
Для раздельного управления потоками при регулировании температуры воды на выходе из смесителя, которая измеряется датчиком 12, кран 2 использует электропривод 1, а кран 3 - электропривод 14 (рис.2).
Блок управления может устанавливаться вне ванны (рис.3), образуя пульт дистанционного управления работой смесителя, и имеет беспроводные каналы связи с водосмесительным и запорно-регулирующим узлами.
Функционирование смесителя происходит следующим образом. Его исходное состояние: краны 2 и 3 закрыты, электропитание отключено.
Для работы смесителя с панели 10 включается БУ (например, кнопкой «on/off»). При этом от встроенного в БУ аккумулятора 7 обеспечивается питание его устройств и подключается сетевое питания к электроприводу 1. Открываются ручные краны подвода воды к смесителю 4 (на рисунке не показаны), которыми можно управлять и температуру воды. При настройке смесителя вводятся данные о допустимом уровне наполнения ванны и предельно допустимой температуре воды. С панели 10 БУ вводятся данные о требуемых условиях работы смесителя, например, глубина наполнения ванны для купания ребенка. Этот сигнал поступает на устройство ввода/вывода 9, а именно на его вход 9а, откуда он поступает в контроллер 8, который формирует сигнал на электронный вход электропривода 1, передаваемый с выхода 9в по беспроводному каналу связи 6. Электропривод 1 начинает вращаться и открывать краны 2 и 3. Бесконтактный датчик 5 измеряет глубину наполнения и передает сигнал на вход 9д блока управления. При достижении заданного уровня воды в ванне контроллер формирует сигнал об отключении подачи воды. Этот сигнал с выхода 9в по беспроводному каналу связи 6 поступает на электропривод 1, который начинает вращение на закрытие кранов.
В процессе наполнения ванны специальный алгоритм контроллера 8, независимо от алгоритма текущего ее наполнения, проводит все время контроль наполнения на достижение максимального значения глубины для исключения перелива ванны. При достижении максимального значения выдается сигнал о прекращении подачи. При наличии в ванне управляемого слива воды из нее, контроллер подает сигнал на его включение.
Смеситель позволяет также автоматически контролировать температуру воды, поступающей в ванную в процессе ее наполнения. Для этого в поток воды на выходе из смесителя устанавливается датчик температуры 12, сигнал с которого поступает на вход 9е блока управления, а на краны 2 и 3 устанавливаются свои электроприводы: на кран 2 - электропривод 1 с управлением по беспроводному каналу связи 6, а на кран 3 - электропривод 14 с управлением по беспроводному каналу связи 13 (рис.2).
Регулирование температуры воды, поступающей из смесителя в ванную, происходит следующим образом. С панели 10 вводятся данные о требуемой температуре. Этот сигнал поступает на устройство ввода/вывода 9, а именно на его вход 9б, откуда он поступает в контроллер 8. Сигнал о текущем значении температуры поступает с датчика 12 на вход 9е блока управления. При отклонении температуру от заданного значения контроллер 8 формирует сигнал на электронный вход электропривода 1 для открытия (закрытия) крана 2 и одновременно второй сигнал для закрытия (открытия) крана 3 электроприводом 14. Сигналы на электроприводы 1 и 2 передаются с выходов 9в и 9г по беспроводным каналам связи 6 и 13 соответственно. При превышении предельного значения температуры кран 3 закрывается с повышенной скоростью.
После окончания работы производится отключение блока управления кнопкой на панели 10. При этом проводится проверка положения кранов - если они открыты, то закрываются, и отключается питание электроприводов.
Таким образом, смеситель потоков воды обеспечивает наполнение ванны до необходимого уровня с заданной температурой воды. При этом обеспечивается контроль за допустимыми значениями этих параметров для исключения возникновения нештатных ситуаций в виде перелива ванны, перегрева воды и т.п. Применение бесконтактных датчиков, встроенных в смеситель, и беспроводных технологий передачи сигналов также повышает безопасность эксплуатации. При этом упрощается монтаж/демонтаж смесителя, снижается его стоимость, что, в целом, повышает комфорт эксплуатации ванны.