МЕМБРАНА ДЛЯ АЭРАТОРА

Полезная модель относится к сантехническим бытовым приборам и может использоваться для смешивания воды с воздухом в смесителях, кранах и других подобных устройствах.
Известна мембрана для аэратора (патент РФ на полезную модель №127157, опубл. 20.04.2013, бюл. №11), содержащая мембрану с отверстиями. Мембрана выполнена в виде конуса, основание которого закрыто сеткой, и с возможностью установки в пластмассовый корпус, который, в свою очередь, установлен в металлический корпус, причем отверстия выполнены коническими.
Недостатком описанной конструкции является низкая эффективность перемешивания воды и воздуха, связанная с малым объемом камеры внутренней конической полости мембраны.
Кроме того, известна универсальная мембрана для аэраторов (патент РФ на полезную модель №174135, опубл. 03.10.2017, бюл. №28), имеющая дискообразную форму и отверстия в форме равносторонних треугольников, вершины которых направлены к ее центру, а по окружности выполнены зазубрины треугольной формы, направленные острыми краями к центру диска, при этом размер треугольных отверстий равен 1×1×1 мм, а размер зазубрин равен 2×2×2 мм.
Недостатком описанной мембраны также является низкая эффективность перемешивания воды и воздуха, так как отсутствует полость для их смешивания, а образовавшиеся на внутренней стороне турбулентные потоки рассеиваются при соприкосновении с сеткой аэратора.
Задачей полезной модели является повышение эффективности перемешивания воздуха и воды.
Технический результат достигается тем, что мембрана для аэратора отличается тем, что выполнена в виде усеченной сферы, на наружной поверхности которой имеются три сквозных отверстия, а в основании выполнены прорези, при этом отношение диаметра отверстий на наружной поверхности усеченной сферы к диаметру сферы не должно превышать 0,06, толщина стенки сферы не должна превышать 0,8 мм, длина прорези равна 2 мм, а ширина прорези равна толщине стенки сферы.
Полезная модель поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена мембрана для аэратора, на фиг. 2 - мембрана для аэратора (вид сверху), на фиг. 3 - расположение мембраны в кране-смесителе с аэратором, на фиг. 4 - распределение пот оков воды в аэраторе, на фиг. 5 - распределение давлений в аэраторе.
Мембрана 1 для аэратора представляет собой усеченную сферу высотой h равную 5 мм, изготовленную из полиэтилентерефталата толщиной b, с тремя отверстиями 2 круглой формы диаметром d. По периметру усеченной сферы выполнены прорези 3 шириной ƒ и длиной . Максимальный диаметр усеченной сферы D, находится в диапазоне от 10 до 40 мм. Соотношение диаметра отверстий 2 на наружной поверхности усеченной сферы d к диаметру сферы D не должно превышать 0,06. Толщина стенки b сферы не должна превышать 0,8 мм в зависимости от диаметра усеченной сферы D, чем больше ее диаметр, тем больше толщина. Длина прорези  постоянная для всех мембран и равна 2 мм, а ширина прорези ƒ равна толщине стенки b сферы. Мембрана 1 для аэратора устанавливается в кран-смеситель 4, опираясь на круглую сетку 5 с отверстиями, расположенную в аэраторе 6. Установленная мембрана 1 образует своей внутренней полостью и совместно с сеткой 5 камеру 7 высокого давления, в которой перемешиваются и сталкиваются турбулентные потоки воды, проходящие через прорези 3. Кроме того, сетка 5 и внутренняя полость аэратора 6 образуют воздушную камеру 8.
Мембрана 1 для аэратора работает следующим образом. При включении крана-смесителя 4 внутри него протекает вода, создавая внутри него давление до 0,6 МПа. Поток воды, двигаясь, давит на наружную поверхность мембраны 1. Поверхности мембраны 1, расположенные между боковыми прорезями 3, незначительно деформируются и пропускают часть потока воды. При этом возникают турбулентные потоки, которые меняют направление течения воды и сталкиваются друг с другом в камере 7 высокого давления. Как показали экспериментальные исследования, давления в данной камере могут достигать 1,5 МПа. Форма усеченной сферы позволяет равномерно распределять потоки воды на поверхности мембраны 1 и образует достаточно большой объем камеры 8 высокого давления. Отверстия 2 способны пропускать часть потоков воды в обоих направлениях, при этом давления в зонах над поверхностью и под поверхностью мембраны 1 частично уравновешиваются. Из камеры 7 высокого давления потоки воды устремляются через сетку 5 с отверстиями в воздушную камеру 8 аэратора 6. При этом потоки воды разбиваются о сетку 5 и перемешиваются с воздухом, содержащимся в камере 8. На выходе крана-смесителя 4 с аэратором 6 получается смесь воды с воздухом. Проведенные исследования показали, что содержание воздуха в воде на выходе из аэратора достигает 60%.
Рассмотрим пример выбора и установки мембраны 1. Кран имеет внутренний диаметр 15 мм, следовательно, диаметр усеченной сферы D должен быть примерно 16 мм. Высота h усеченной сферы равна 5 мм. Диаметр d отверстий 2 не должен превышать 0,96 мм. Толщина стенки b сферы будет равна стандартной толщине листа полиэтилентерефталата изготавливаемой промышленностью 0,4 мм. Длина прорези  равна 2 мм, а ширина прорези ƒ равна толщине стенки b сферы 0,4 мм. Количество прорезей выбирается исходя из параметров воды и условий эксплуатации.
Положительный эффект достигается тем, что мембрана имеет форму усеченной сферы, позволяющей с одной стороны равномерно распределить потоки воды на наружной поверхности, а с другой стороны образовать камеру высокого давления. Наличие данной камеры позволяет выталкивать жидкость из области высокого давления в область низкого давления, воздушную камеру и эффективно перемешивать воду с находящимся там воздухом.