КНОПОЧНЫЙ МЕХАНИЗМ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПИТАЮЩИМ КЛАПАНОМ С МУЛЬТИДОЗИРОВАНИЕМ
BUTTON MECHANISM FOR CONTROLLING FEED VALVE WITH MULTIPLE DOSING

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к кнопочному механизму для управления питающими клапанами с мультидозированием. Конструкция кнопочного механизма содержит нижнюю часть и крышку, которые связаны друг с другом и вместе образуют корпус. В контакте с крышкой находится толкатель, который проходит через отверстие в нижней части и выступает за пределы нижней части. На крышке находится нажимная поверхность. Поджимающая пружина, расположенная между крышкой и нижней частью, обеспечивает механическое смещение в начальном положении кнопочного механизма. Крышка выполнена с возможностью перемещения из своего исходного положения и приближения к нижней части в ответ на воздействие внешней силы нажатия.
Уровень техники
Известно, что в технике дозирования жидкостей могут применяться питающие клапаны, содержащие один шток управления, причем величина осевого погружения штока такого клапана определяет количество дозируемой жидкости. Клапан такого типа описан, например, в международной публикации WO 03/0031850. Для осуществления управления такими клапанами может быть применено устройство, которое изменяет величину максимально возможного осевого перемещения плунжера управления клапаном в зависимости от дозы, при которой клапан должен отключиться. Пример такого устройства приведен в заявке на патент Венгрии Р 0400503. Другая возможность заключается в применении отдельных кнопок и клапанов, за которыми закреплены различные дозируемые количества, или, если необходимо, то применение отдельных кнопок, завязанных на один клапан, но использующих один промежуточный механизм. Однако любое из этих решений существенно увеличивает стоимость конструкции.
Ранее в заявке на патент Германии 19729342 А1 была раскрыта конструкция, которая представляет собой электрический выключатель, содержащий нажимной диск, который воздействует на подвижный контакт и охватывает собой поверхность основания выключателя. У выключателя имеется гнездо, в котором размещен подвижный контакт, и несущая панель с переключающим элементом. В положении покоя нажимной диск расположен параллельно несущей панели. В положении покоя нажимной диск отстоит от несущей панели аналогично кнопке по меньшей мере с односторонним нажатием. Для удержания нажимного диска в положении покоя предусмотрены пружины. На несущей панели закреплены несколько треугольных проушин, сцепленных со штырями нажимного диска. Изобретение относится к электрическому выключателю, который служит для замыкания/размыкания электрической цепи, но не способен служить в качестве устройства управления питающим клапаном с мультидозированием. Также отсутствует какая-либо возможность выбирать управляющие действия путем нажатия на разные точки внешней крышки выключателя.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание простого и компактного кнопочного механизма для управления вышеупомянутыми питающими клапанами, позволяющего дозировать жидкость в нескольких различных количествах. Также задача изобретения состоит с упрощении изготовления, монтажа и технического обслуживания за счет применения крышки кнопки цельной конструкции.
Установлено, что указанная задача может быть решена посредством асимметричной кнопки, встроенной в единый корпус, в основу которой положен принцип одноплечего рычага с меняющейся осью вращения. При такой конструкции рационально выполнить кнопку с большой площадью, а дозировать жидкость в различных количествах можно путем нажатия на кнопку в определенных зонах.
Изобретение в самой общей форме представляет собой конструкцию, соответствующую описанию, приведенному в начале настоящего документа, где крышка выполнена в виде цельной детали и связана с нижней частью так, что крышку можно перемещать и устанавливать в наклонные положения относительно исходного положения, причем толкатель расположен асимметрично относительно поджимающей пружины, при этом угловое положение крышки, а следовательно, и длина того участка смещенного толкателя, который выступает за пределы нижней части, зависят от места приложения силы на нажимной поверхности.
Краткое описание чертежей
Варианты выполнения настоящего изобретения будут подробнее описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 изображает основные элементы конструкции согласно возможному варианту осуществления настоящего изобретения в виде кнопочного механизма (в разрезе) и питающего клапана, которым можно управлять посредством кнопочного механизма,
фиг.2а, и 2b на продольном и поперечном видах в разрезе изображают кнопочный механизм (кнопку) фиг.1,
фиг.3а, и 3b изображают кнопку, отвечающую фиг.2а и 2b, в первом нажатом положении,
фиг.4а, и 4b изображают кнопку, отвечающую фиг.2а и 2b, во втором нажатом положении,
фиг.5а, и 5b изображают кнопку, отвечающую фиг.2а и 2b, в третьем нажатом положении,
фиг.6а, и 6b изображают кнопку, отвечающую фиг.2а и 2b, в четвертом нажатом положении,
фиг.7 в разрезе изображает другой возможный вариант осуществления кнопки,
фиг.8 изображает кнопку фиг.7 в нажатом положении.
Осуществление изобретения
На фиг.1 в разрезе показан возможный и предпочтительный вариант осуществления соответствующего настоящему изобретению кнопочного механизма. Нижняя часть 1 и крышка 2 являются основными конструктивными частями кнопочного механизма - вместе они образуют корпус. Цельная крышка 2 имеет сравнительно большую поверхность для активирования кнопки - нажимную поверхность. На фиг.1 это часть верхней плоскости, расположенная перпендикулярно плоскости чертежа, которая может перемещаться из исходного положения в ответ на воздействие внешней силы (нажатия, давления) на нажимную поверхность. Как будет показано далее, указанное перемещение может быть таким, что нажимная поверхность будет приходить в наклонное положение (относительно исходного положения) в направлении, зависящем от места (точки) приложения силы нажатия, и это перемещение будет представлять управляющий сигнал для осуществления дозирования - подачи разных количеств жидкости питающим клапаном.
Толкатель 3 через отверстие 5, выполненное в нижней части 1, проходит в направлении перпендикулярном нижней части 1, а также проходит к поверхности основной пластины крышки 2 в ее исходном положении, в направлении, соответствующем оси Z. Толкатель 3 находится в контакте с крышкой 2, упираясь в ее нижнюю внутреннюю поверхность, но он может свободно двигаться через отверстие 5 в нижней части 1. В одном варианте осуществления крышка 2 асимметрично соприкасается с толкателем 3 в точке, отстоящей от центра крышки 2 или центра нажимной поверхности.
Когда нижняя часть 1 и крышка 2 находятся в исходном положении, т.е. кнопка не нажата, они находятся на максимальном расстоянии друг от друга, что обеспечивается сжатой пружиной 4, симметрично расположенной между нижней частью 1 и крышкой 2 приблизительно в центре крышки 2. Естественно, что в одном кнопочном механизме могут быть расположены несколько аналогичных пружин или пружин другого типа. Удержание частей кнопочного механизма вместе под действием раздвигающей силы спиральной пружины 4 и выдерживание упомянутого максимального расстояния обеспечивается соединительными штырями и пазами. В соответствии с этим две практически прямоугольные боковые стенки 13 нижней части 1, которые перпендикулярны нажимной поверхности (и нижней стороне крышки 2), содержат четыре паза 6 заданной высоты Н, вытянутых параллельно оси Z. Пазы 6 представляют собой удлиненные отверстия, выполненные в двух продольных противоположных боковых стенках 13 прямоугольной нижней части 1 - по два паза 6 в каждой боковой стенке 13, т.е. всего четыре паза. Штыри 7, которые садятся в пазы 6, выполнены на крышке 2, на ее соответствующих противоположных боковых стенках 13'. Штыри 7, сцепляющиеся с пазами 6, выступают от боковых стенок 13', которые перпендикулярны к практически прямоугольной основной нажимной поверхности кнопки. Сборка данной конструкции может быть выполнена, например, путем защелкивания гибких элементов. Штыри 7 могут свободно перемещаться на величину высоты паза 6 (в данном случае не рассматривается сокращение хода, связанное с конечным диаметром штырей 7, либо такое сокращение можно вычесть из высоты паза Н).
От своего исходного положения крышка 2 может перемещаться относительно неподвижной нижней части 1, приближаясь к последней, в ответ на силу внешнего давления. Поскольку крышка 2 выполнена в виде единой детали, она будет перемещаться в наклонное положение относительно исходного положения. Положение крышки 2 в наклоненном состоянии зависит от точки приложения давящей силы в пределах нажимной поверхности, т.е. от положения точки воздействия относительно места установки сжатой пружины 4, а также от высоты упора нижнего края подвижной боковой стенки (-ок) 13' крышки 2. Упор реализован на геометрических элементах внутренней поверхности нижней части 1. Например, в варианте осуществления, показанном на фиг.1, положение упоров одинаково в случае использования пазов 6 одинаковой длины Н и одинаковой высоты боковых стенок 13, но положение упора может быть ограниченным в случае, если на одной стороне применены более короткие пазы 6' (показаны снизу пунктирной линией), или, если пазы расположены на боковых стенках 13 более высоко. В таком случае наклонное положение в разных направлениях будет различным. Положения упора можно также задавать разным расположением пазов 6 и 6' и штырей 7. В результате этого крышку 2 можно будет ставить только в такое наклонной положение, которое ограничено положением упора, при котором нижняя часть 1 и крышка 2 упираются друг в друга по меньшей мере на одной стороне.
Связь толкателя 3 с крышкой 2 может быть за счет шарнирного соединения или, благодаря встречной силе, действующей на нижний конец толкателя 3, связь может осуществляться автоматически. В рассматриваемой конструкции управляющее механическое движение передается толкателем 3 не непосредственно на клапан, а через кинематическую передачу 8 - в данном случае через звено, которое действует в качестве одноплечего рычага и закреплено в шарнире 9. За счет использования кинематической передачи 8 шток 10 питающего клапана 11, закрепленного в фиксированном положении относительно нижней части 1, может двигаться параллельно оси Z, если будет происходить активация кнопочного механизма любым возможным способом. С другой стороны, толкатель 3 может одновременно являться и штоком питающего клапана, или может напрямую приводить шток питающего клапана в движение, или может приводить в движение управляющий плунжер любого другого клапана, который входит в состав питающего клапана.
Удлиненные пазы 6 на нижней части 1 и ответные штыри 7 на крышке 2 можно также поменять местами.
На фиг.2 в упрощенном виде показано поперечное сечение кнопочного механизма с основными конструктивными компонентами, соответствующими ранее описанным компонентам, включенным в фиг.1. Здесь показаны только те компоненты, которые существенны для активации механизма. На фиг.2а приведено сечение, взятое параллельно длинной стороне (координата X) прямоугольной кнопки, в то время как на фиг.2b приведено сечение, взятое параллельно короткой стороне (координата Y). На фиг.2а также показана эффективная длина ХЕ между осевой линией паза 6 и толкателем 3, а также фактическая длина Х1.
На фиг.3а изображена конструкция, соответствующая фиг.2а, когда сила F1 нажатия воздействует на крышку 2 в точке, указанной стрелкой. (Здесь и далее стрелкой обозначена не абсолютная величина силы Fi, а точка ее приложения). Предположим также, что согласно фиг.3b сила приложена по оси короткой стороны. Тогда штырь 7, который опирается на верхний конец левого паза 6, образует ось вращения, и с правой стороны крышка 2 может дойти до нижнего конца правого паза 6. Практически это означает, что относительно правого паза 6 крышка совершает перемещение на расстояние Н. Можно видеть, что величина перемещения толкателя 3 вниз в данном случае составит Н(ХЕ/Х1).
На фиг.4а сила F2 нажатия приложена к кнопке вблизи левого паза 6 также по оси короткой стороны согласно фиг.4b. Аналогично можно видеть, что величина перемещения толкателя 3 вниз в данном случае составит Н(ХЕ1/Х1).
На фиг.5а и 5b показана точка активации кнопки или место приложения силы F3 нажатия, когда на соответствующую изобретению кнопку нажимают вдоль оси длинной стороны (по центру координаты X), но на край крышки 2 в направлении короткой стороны (по координате Y). Аналогичным образом результат получается из рассмотрения положения оси вращения крышки, при этом величина перемещения вниз толкателя 3 составит H(Y/YE), где величина YE это расстояние от оси толкателя 3 до края крышки 2.
Наконец, на фиг.6а и 6b рассмотрено последнее положение активации, когда сила F4 нажатия действует на крышку 2 как раз в точке, соответствующей точке контакта толкателя 3 с крышкой 2. В этом случае толкатель 3 может совершить полное перемещение в сторону нижней части 1 (т.е. крышка совершит ход во всех четырех пазах), и при этом можно инициировать максимальное перемещение толкателя 3 вниз, которое составит величину Н. Следует отметить, что в зависимости от взаимного расположения пружины 4 и толкателя 3, любая сила нажатия, возникающая на участке между пружинной и толкателем, может давать аналогичный эффект.
Изобретение дает возможность осуществить дозирование не только двух различных количеств, определяемых нажатием на левую и правую стороны крышки в направлении X, как показано на фиг.2а-6а, но прямоугольная крышка 2 также позволяет дополнительно осуществить дозирование двух количеств в направлении Y согласно фиг.2b-6b. Все это получается благодаря изменению местоположения фактической оси вращения. При желании пятая позиция управления дозированием (максимальное количество) может быть получена, если нажимать на крышку в точке расположения пружины 4, что показано на фиг.6b.
На фиг.7 представлен еще один возможный вариант осуществления кнопочного механизма, соответствующего фиг.1. Отличие от фиг.1 в том, что перемещение крышки 2 относительно нижней части 1 задается не пазами и штырями, а конструкцией борта 12, который окружает обе детали по их боковым сторонам 13 и 13' и ограничивает максимальное взаимное перемещение упомянутых деталей. На фиг.8 видно, что при приложении смещенной от центра силы F5 может быть получено перемещение правой стороны крышки 2 на величину Н1, что вызовет перемещение толкателя 3 вниз согласно вышеописанному принципу. В данном случае осью вращения является часть борта 12 на стороне противоположной точке приложения силы F5 нажатия. Нажатие на крышку 2 на фиг.7 и 8 с левой стороны приведет к перемещению крышки до упора 14, причем величина этого перемещения будет меньше Н1. В результате можно получить асимметричное перемещение толкателя 3, даже в том случае, если он будет расположен в центре. Упор 14 либо на нижней части 1, либо на крышке 2 в предпочтительном варианте представляет собой по меньшей мере один болт или винт, выполненный с возможностью регулировки положения упора. В этом и состоит другой вариант осуществления управления дозированием жидкости посредством крышки с толкателем в зависимости от места нажатия на крышку. Асимметричное расположение толкателя и асимметричное расположение упора можно использовать порознь и в сочетании, поскольку оба подхода основаны на одном и том же принципе одноплечего рычага. Другими словами, направление или угол наклона крышки зависят от точки нажатия.
По конструкции кнопка согласно вышеописанному варианту осуществления в плане является прямоугольной, но возможны различные формы кнопки. Так, например, может найти применение круглая, овальная, треугольная и многоугольная нажимная поверхность.
Поскольку описанные в примерах силы F1-F5 нажатия (которые не обязательно отличаются по величине, но отличаются по месту действия) можно прикладывать к таким точкам крышки 2, от которых может быть получено заранее определенное, расчетное перемещение толкателя 3, то тем самым можно реализовать механическое управление подачей заданных количеств жидкости. Такие точки на крышке 2, к которым следует прикладывать динамическое воздействие (нажимать), можно маркировать, и тем самым дать простую и наглядную подсказку. Например, цифры 3, 6, 9, нанесенные на крышку кнопки смыва унитаза в туалете, могут указывать число литров воды, которая будет запущена на смыв при нажатии на соответствующую точку кнопки. Следует понимать, что существует возможность подачи и различных промежуточных объемов жидкости, если выбрать промежуточные точки на нажимной поверхности, которые, например, в случае бытового применения может определить эмпирически сам пользователь.
Соответствующий изобретению кнопочный механизм можно устанавливать на стены, встраивать в стены или ставить на любые другие поверхности близкие к плоским. Вместо указанной в примере фиг.1 кинематической передачи 8 питающий клапан 11 можно приводить в движение напрямую или через любой другой известный механизм передачи с определенным передаточным отношением, т.е. пропорционально перемещению толкателя.
На основе принципа настоящего изобретения может быть построен ряд его вариантов, модификаций. Так, например, толкатель 3 не обязательно должен быть расположен перпендикулярно крышке 2 или ее нажимной поверхности. Кроме того, нажимная поверхность может быть неплоской, например частично или полностью выпуклой или вогнутой. Также известным образом может быть применено эластичное соединение крышки 2 с нижней частью 1 (не показано).
Соответствующий изобретению кнопочный механизм может выполнять различные функции (дозировать различные объемы жидкости), при этом механизм содержит цельную крышку, что дает преимущества в отношении его изготовления и рентабельности, а также в отношении простоты установки и меньшей потребности в техническом обслуживании.