Поплавковый наполнительный клапан
FLOAT FILLING VALVE

Изобретение относится к гидроавтоматике и предназначено для тарированного заполнения жидкостью различного рода емкостей, в частности сливных бачков с боковым подводом воды.
Из уровня техники известен поплавковый наполнительный клапан с боковым подводом воды, содержащий штуцер с седлом в виде сопла и внешним крепежным цилиндром, корпус с кронштейном, образованным внутренним и внешним стаканами, установленный в полости корпуса шток, взаимодействующий с помощью основного рычага с поплавком, и связанную со штоком эластичную мембрану, закрепленную в кронштейне и взаимодействующую с соплом (см. патент RU 2535416, кл. F16K 31/26, опубл. 10.12.2014). Недостатками известного устройства являются хрупкость и громоздкость системы рычажного крепления поплавка, а также ненадежность поджатия мембраны такой системой. Результатом недостаточно плотного закрытия мембраны после смыва является недоучет потребления воды при каждом опорожнении смывного бачка, который может достигать от 0,5 до 1 л воды в зависимости от давления в водопроводной сети. Объясняется это следующим: для простейшей конструкции наполнительного клапана противодавления допускается негерметичность запорного элемента в виде капельных утечек в течение 20 минут после наполнения бачка. Это соответствует очень малым расходам, которые водосчетчик не учитывает, но за эти 20 минут может вылиться до 1 л воды. Таким образом, недостаточно быстрое закрытие клапана на последнем этапе заполнения бачка приводит к значительным водопотерям.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в повышении эффективности работы клапана. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в поплавковом наполнительном клапане с боковым подводом воды, содержащем штуцер с седлом в виде сопла и внешним крепежным цилиндром, корпус с кронштейном, образованным внутренним и внешним стаканами, установленный в полости корпуса шток, взаимодействующий с помощью основного рычага с поплавком, и связанную со штоком эластичную мембрану, закрепленную в кронштейне и взаимодействующую с соплом, на корпусе закреплена направляющая, по которой перемещается поплавок, соединенный с основным рычагом посредством тяги, при этом управляющее воздействие основного рычага передается на шток посредством вспомогательного рычага, а мембрана закреплена во внутреннем стакане кронштейна, который снабжен прорезями и в закрытом положении арматуры взаимодействует с кольцевым выступом, выполненным на штуцере вокруг седла. Внешний стакан кронштейна предпочтительно закреплен во внешнем крепежном цилиндре посредством байонетного соединения.
На чертеже представлен предлагаемый поплавковый наполнительный клапана с боковым подводом воды в разрезе.
Поплавковый наполнительный клапан с боковым подводом воды содержит штуцер 1, эластичную мембрану 2, шток 3, корпус 4, основной 5 и вспомогательный 6 рычаги, тягу 7, поплавок 8, конусную уплотнительную эластичную прокладку 9, косую пластмассовую шайбу 10, гайку 11 и фильтр 12.
Корпус 4 снабжен кронштейном, образованным внутренним 13 и внешним 14 стаканами. Штуцер 1 выполнен совместно с седлом в виде сопла 15 и дросселирующей втулкой, образованной в закрытом положении клапана кольцевым выступом 16 и внутренним стаканом 13 с прорезями. Соединение стойки 4 и штуцера 1 осуществляется посредством байонетного соединения внешнего стакана 14 и крепежного цилиндра 17, выполненного на штуцере 1. Поплавок 8 перемещается вдоль направляющей 18, закрепленной на корпусе 4.
Шток 3 уплотнен с помощью мембраны 2, закрепленной во внутреннем стакане 13. На поверхности штока 3 выполнены продольные дренажные пазы, которые обеспечивают свободный отрыв его рабочего торца от смежной поверхности мембраны 2 в момент открытия клапана.
Конусная прокладка 9 и косая шайба 10 позволяют исключить касание поплавком 8 стенок бачка и служат для удобства установки клапана в сливной бачок с наклоненными вовнутрь стенками, что значительно облегчает труд монтажника в стесненных условиях туалетной комнаты.
Клапан работает следующим образом.
При опорожненном смывном бачке и подключенном к водопроводной системе клапане поплавок 8 находится в нижнем положении. В результате левое плечо основного рычага 5 наклонено вниз, а его правое плечо вместе с правым плечом вспомогательного рычага 6 также наклонено вниз. При этом шток 3 вместе с выступом на левом плече вспомогательного рычага 6 смещены влево. Под действием потока воды, последовательно проходящего через фильтр 12, дросселирующую втулку и центральное отверстие седла 15, эластичная мембрана 2 отжимается от торца седла 15. В результате вода через зазор между мембраной 2 и седлом 15, через продольные щели во внутреннем стакане 13, а также через кольцеобразные щели между крепежным цилиндром 17 и внутренним стаканом 13 будет поступать в смывной бачок, поднимая в нем уровень заполнения водой.
В существующих клапанах поплавок 8 также должен подниматься вверх. Однако в предлагаемом - он до определенного момента окажется в нижнем положении и будет утапливаться в поступающей воде. Происходит это потому, что мембрана 2, выполненная заодно с уплотняющей прокладкой во внутреннем стакане 13, создает под действием давления в дроссельной камере вокруг сопла 15 усилие, направленное влево и препятствующее перемещению штока 3 вправо и поднятию поплавка 8. Давление в упомянутой камере обусловлено дросселированием потока жидкости, проходящей через продольные щели во внутреннем стакане 13. Поплавок 8 будет находиться в нижнем положении до тех пор, пока приложенное к штоку 3 усилие от действия подъемной силы будет меньше силы, возникающей в результате давления воды в междроссельной камере на эффективную площадь мембраны 2.
После того как по мере подъема уровня заполнения смывного бачка будет увеличиваться подъемная сила поплавка 8, а ее приведенное значение в точке касания рычага 5 и, через рычаг 6, штока 3 превысит силу от действия давления воды на мембрану 2, шток 3 начнет движение на закрытие зазора между торцом сопла 15 и мембраной 2. С уменьшением этого зазора расход через него начнет уменьшаться, а значит начнет уменьшаться и давление в междроссельной камере. В результате поплавок 8 быстро поднимется в верхнее положение, шток 3 также быстро и надежно прижмет рабочую поверхность мембраны 2 к седлу 15, а наполнение бачка прекратится.
При очередном спуске сливного бачка поплавок 8 опустится вниз и процесс заполнения бачка повторится.
Установка поплавка 8 во взаимосвязи с направляющей 18, тягой 7 обеспечивает его надежное крепление и исключает возможность заклинивания. Наличие двух рычагов 5, 6 увеличивает силу управляющего воздействия, при этом уменьшая вылет поплавка 8.
Совмещение уплотнительной прокладки и запорного элемента в мембране 2 приводит к существенному упрощению конструкции клапана и снижает ее стоимость. Во-первых, отпадает необходимость устанавливать специальные обратные клапаны с целью предотвращения подсоса воды из смывного бачка в водопроводную сеть во время перекрытия вентиля перед стояком водопроводной сети (такие обратные клапаны выполняются или как отдельный узел, или совмещаются с корпусом фильтра, при этом увеличивается стоимость наполнительной арматуры за счет увеличения количества деталей и использования квалифицированного ручного труда при их сборке). Во-вторых, защита от подсоса воды из смывного бачка в водопроводную сеть во время ее отключения производится иногда за счет использования воздушного разрыва потока воды. Этот метод требует установки запорно-регулирующего органа выше максимального уровня наполнения смывного бачка, что усложняет и удорожает конструкцию за счет создания сложного узла подвода к клапану воды под давлением. Кроме того, при создании разрежения в отключенной водопроводной сети в нее попадает воздух из туалетного помещения вместе с болезнетворными микробами, которые оседают на стенках труб водопроводной сети и размножаются. После включения стояка вода вместе с осевшими на стенках водопроводных труб микробами поступает к пользователям воды со всеми вытекающими отсюда последствиями. Предлагаемое устройство позволяет устранить указанные недостатки. Кроме того, введение в клапан узла задержки момента его закрытия и быстрое его закрытие на последнем этапе заполнения бачка исключает недоучет водосчетчиками потребляемой воды.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет значительно повысить эффективность работы клапана в целом.