ВОДОРАЗБОРНАЯ КОЛОНКА

Полезная модель относится к устройствам для разбора воды, преимущественно к водоразборным колонкам, предназначенным для отбора воды из напорной, например, водопроводной сети. Водоразборная колонка может быть использована для раздачи водопроводной воды, в частности, питьевой.
Из уровня техники известны водоразборные колонки, состоящие из корпуса, нажимного рычага, трубы-штанги и устройства, предназначенного для удаления воды, слившейся из трубы - штанги после очередного отбора воды (например, по авторскому свидетельству СССР №125519, публикация 1960 г.).
В известном устройстве наличие воды, полностью не удаленной из трубы-штанги и сборной емкости (остаточной воды), приводит к застою воды в корпусе колонки летом, а зимой - к ее замораживанию. Первая причина приводит к снижению качества поставляемой воды потребителю и к увеличению ее расхода, а вторая - приводит колонку в неработоспособное состояние. Недостатком данного устройства является сложность его конструкции, невозможность полного удаления остаточной воды и, как следствие, замерзание колонки в зимнее время.
Известно устройство для разбора воды, описанное в патенте РФ №2078178 (опубликован 27 апреля 1997). Водоразборная колонка содержит корпус, нажимной рычаг, сливной патрубок, подающую трубу, запорный орган, эжектор, водоприемник, фланец с осевым отверстием, клапан-сопло с сопловой частью, боковыми отверстиями и буртиком, пружину, уплотнительный элемент.
В известной водоразборной колонке по патенту РФ №2078178 в качестве подающей трубы использована металлическая труба-штанга, гидравлически связанная с водопроводной сетью. Верхним концом труба-штанга гидравлически соединена со сливным патрубком, а механически не жестко связана с нажимным рычагом.
В данном устройстве остаточная вода из подающей трубы сливается самотеком в водоприемник, расположенный ниже уровня промерзания грунта, а ее удаление происходит посредством эжекции: струей воды, подаваемой из питающего трубопровода, при следующем заборе воды. Использование эжектора позволяет слить (вытеснить) лишь часть воды из трубы-штанги и водоприемника. При этом в поток эжектируется не вся вода из гидравлической системы колонки, что приводит к постепенному увеличению уровня воды в корпусе колонки в пассивном режиме. Установка подобной колонки в открытом колодце (улучшающий условия технического обслуживания) гарантирует доступ холодного воздуха в нижнюю часть колонки. Это приводит к замерзанию даже минимальной порции оставшейся в водоводе и в корпусе воды. Замерзшая вода препятствует последующему водоразбору. В результате возникает постепенное наполнение корпуса колонки водой, остающейся от предыдущих отборов, что ведет к подаче грязной воды пользователю, заметному увеличению расхода на промыв и заболачиванию пространства вокруг колонки.
Главной причиной замерзания водоразборной колонки является наличие в ней остаточной воды.
К недостаткам известной конструкции следует отнести то, что подающая труба выполнена из металла, который обладает высокой теплопроводностью, что способствует замерзанию остаточной воды в устройстве в зимнее время.
В известном устройстве запорный орган, обеспечивающий подачу и отсечку воды в подающую трубу, выполнен в виде клапана-сопла, верхняя сопловая часть которого свободно сочленена с нижним концом эжектора, что приводит к быстрому закрытию клапана и неблагоприятно сказывается на водопроводной линии из-за возникновения гидравлического удара.
Кроме того к недостаткам известной водоразборной колонки относится наличие уплотнительных элементов, находящихся в потоке воды, что снижает надежность конструкции запорного органа.
Известен запорный орган по патенту США №4191358 «Выключатель», МПК F16K 7/00, F16K 7/07, опубликованный 04 марта 1980 г. Устройство представляет собой запорный клапан, предназначенный для отсечения (перекрытия) потока жидкости, идущей по трубопроводу.
Клапан содержит полый трубчатый корпус. Один конец корпуса образует входное отверстие, а противоположный - выходное отверстие. Клапан содержит пережимаемый трубчатый элемент, сделанный из упругого, эластичного материала и имеющий круглую боковину, механизм для закрепления трубчатого элемента в противоположных концах корпуса. В корпусе размещен центральный пропускной канал для пропускания жидкости. Эластичный элемент выполняет функцию регулировки потока: выключения или включения. Изменение объема эластичного элемента происходит за счет создаваемого внешнего усилия, а именно, за счет подачи гидравлического или пневматического давления в специальную камеру.
Известен запорный орган по патенту США №4195810 «Запорный клапан», МПК F16K 7/00, F16K 7/07, опубликованный 01 апреля 1980 г. Клапан содержит полый корпус, содержащий отверстие управления, эластичный элемент. Указанный эластичный элемент работает в локальной зоне запорного клапана под воздействием управляющего потока, направленного перпендикулярно относительно направления движения подаваемого потока.
К недостаткам известных устройств (патент США №4191358 и патент США №4195810) следует отнести сложность конструкции за счет наличия пневматического (или гидравлического) привода. В рабочем режиме данное устройство требует дополнительных энергетических затрат, что увеличивает его энергоемкость.
Водоразборная колонка по патенту РФ №2078178 выбрана в качестве ближайшего аналога.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание конструкции водоразборной колонки, которая позволила бы обеспечить ее высокую надежность и долговечность, повышение качества подаваемой воды, улучшение условий монтажа и эксплуатации водоразборной колонки и исключение замерзания колонки.
Технический результат, определяющий решение поставленной задачи, заключается в улучшении удаления остаточной воды после отключения водоразборной колонки, например, от водопроводной сети, в упрощении конструкции водоразборной колонки, повышении надежности ее работы, достижении требуемой плавности регулировки подачи и отключения потока воды.
Для достижения указанного технического результата предлагается конструкция водоразборной колонки, включающая корпус, нажимной рычаг, расположенную внутри корпуса подающую трубу. Подающая труба соединена с запорным органом, обеспечивающим подачу или отключение воды. В качестве запорного органа использован напорный клапан. В отличие от ближайшего аналога внутри подающей трубы размещен эластичный элемент, который установлен с возможностью образования между боковыми поверхностями указанной трубы и эластичного элемента полости для подачи воды. Эластичный элемент может содержать ниппель, через который может производиться подкачка воздуха до необходимого рабочего давления, например 1,1-1,5 бар, во внутреннем объеме эластичного элемента при первоначальной настройке и регулировке работы колонки в процессе эксплуатации.
Эластичный элемент может быть дополнен воздушным компенсатором, представляющим собой замкнутую емкость, пневматически соединенную с внутренним объемом эластичного элемента. Воздушный компенсатор улучшает работу эластичного элемента по вытеснению остаточной воды после прекращения подачи воды на излив.
Выполнение эластичного элемента, например, в виде эластичной трубы с замкнутым объемом, внутритрубное пространство которой заполнено, например, сжатым воздухом, и размещение его во внутренней полости подающей трубы без зазора с возможностью образования между боковыми поверхностями указанной трубы и эластичного элемента полости для подачи воды позволяет за счет использования свойств упругой деформации материала эластичного элемента обеспечить увеличение объема образованной в межтрубном пространстве полости на этапе подачи воды и уменьшение объема полости после прекращения подачи воды из водопроводной сети. Увеличение объема полости для воды происходит в зависимости от увеличения объема подаваемой на излив воды за счет уменьшения внутреннего объема эластичного элемента.
Изменение (увеличение, уменьшение) межтрубного пространства для подачи воды проводят поступательно по направлению подачи воды по всей длине эластичного элемента и последовательно во времени пропорционально скорости (объему) истекания потока.
После прекращения подачи воды за счет упругих сил эластичного элемента и давления сжатого воздуха происходит возврат эластичного элемента в исходное положение и полное удаление остаточной воды из межтрубного пространства.
В отличие от ближайшего аналога напорный клапан водоразборной колонки выполнен в виде подающей втулки и соосно размещенной подвижной втулки. Подающая втулка оснащена перегородкой, которая делит ее внутреннюю полость на две части: верхнюю и нижнюю. При этом нижняя часть внутренней полости подающей втулки выполнена с возможностью ее соединения с питающим водоводом, а верхняя часть гидравлически соединена с подающей трубой водоразборной колонки. В верхней и нижней частях подающей втулки выполнены радиальные отверстия.
Подвижная втулка кинематически соединена с нажимным рычагом, выполнена подпружиненной и установлена с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси напорного клапана.
Соосно с подающей втулкой установлены один в другом эластичная трубка и жесткий цилиндр с окнами.
Наличие эластичной трубки, размещенной соосно подающей втулке с возможностью образования полости между боковыми поверхностями подающей втулки и эластичной трубки, и клавиш, установленных в окнах жесткого цилиндра с возможностью отклонения от вертикальной оси при перемещении подвижной втулки, позволяет обеспечить надежную герметизацию внутренней полости подающей втулки и выполненных в ней радиальных отверстий и требуемую плавность подачи воды в рабочем режиме. Дополнительно этому способствует размещение эластичной трубки без зазора относительно боковой поверхности подающей втулки, выполнение поверхностей клавиш, обращенных к эластичной трубке, сопряженных по форме к боковой поверхности эластичной трубки.
В верхней части подающей втулки установлена верхняя втулка, а в нижней ее части выполнен выступ. Жесткий цилиндр размещен между верхней втулкой и выступом, выполненным в нижней части подающей втулки.
Установка жесткого цилиндра с зазором относительно боковой поверхности эластичной трубки позволяет предохранять эластичную трубку и контролировать увеличение объема образовавшейся полости между боковыми поверхностями подающей втулки и эластичной трубки в рабочем режиме при подаче воды.
Дополнительно повышению надежности работы напорного клапана способствует выполнение окон жесткого цилиндра на высоте, величина которой соизмерима величине высоты, на которой выполнены радиальные отверстия нижней части подающей втулки.
Подпружиненная подвижная втулка установлена с возможностью ограниченного перемещения. С одной стороны перемещение подвижной втулки ограничивает пружина, с другой - клавиши. В данном случае рабочими являются боковые поверхности клавиш, направленные в сторону конической поверхности подвижной втулки. Пружина обеспечивает постоянный поджим подвижной втулки. Нахождение подвижной втулки на нижнем уровне, когда коническая поверхность ее внутренней полости упирается в боковую поверхность клавиш, способствует прижатию клавиш к поверхности эластичной трубки, что обеспечивает надежную герметизацию радиальных отверстий.
В случае перемещения подвижной втулки в верхнее положение клавиши перестают воздействовать на эластичную трубку. Вода под давлением поступает через радиальные отверстия из нижней части внутренней полости подающей втулки с входным отверстием в верхнюю часть внутренней полости подающей втулки, образуя при этом, за счет эластичных и упругих свойств эластичной трубки, полость между боковыми поверхностями эластичной трубки и подающей втулки.
Эластичная трубка напорного клапана может быть выполнена, например, из морозостойкой силиконовой резины, а жесткий цилиндр - например, из полиуретана.
В конструкции напорного клапана отсутствуют движущиеся уплотнительные элементы, находящиеся внутри потока воды, что в отличие от клапанов других видов повышает его надежность и кроме того улучшает качество подаваемой воды.
В целом совокупность признаков предложенного технического решения водоразборной колонки обеспечивает повышение качества подаваемой воды, упрощение конструкции, повышении надежности работы, улучшение условий эксплуатации водоразборной колонки и исключение замерзания колонки.
На фиг.1-6 изображена водоразборная колонка и конструкция напорного клапана.
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами, на которых изображены:
Фиг.1 - схема водоразборной колонки
Фиг.2 - вид сзади водоразборной колонки;
Фиг.3 - укрупненное изображение продольного разреза напорного клапана в нормально закрытом положении;
Фиг.4 - поперечный разрез подающей втулки в месте выполнения радиальных отверстий нижней части внутренней полости;
Фиг.5 - поперечный разрез подающей втулки в месте выполнения радиальных отверстий верхней части внутренней полости;
Фиг.6 - продольный разрез водоразборной колонки в рабочем режиме.
Водоразборная колонка содержит (фиг.1) корпус 1, нажимной рычаг 2. Внутри корпуса 1 расположена подающая 3 труба с эластичным 4 элементом, который размещен внутри нее с возможностью образования между боковыми поверхностями подающей 3 трубы и эластичного 4 элемента полости для подачи воды. Подающая 3 труба соединена с запорным органом, обеспечивающим подачу или отключение воды, и выполненным в виде напорного 5 клапана.
Эластичный 4 элемент может быть выполнен, например, из морозостойкой силиконовой резины. Подающая 3 труба может быть выполнена из полимерного материала, например ПВХ-труба, применяемая в систамах горячего и холодного водоснабжения.
Кинематическая связь напорного 5 клапана выполнена в виде гибких 6 тросов, связанных с нажимным 2 рычагом (фиг.2).
Напорный 5 клапан содержит (фиг.3) подающую 7 втулку и соосно размещенную подвижную 8 втулку. Подающая 7 втулка оснащена перегородкой 9, делящей ее внутреннюю полость на две части: нижнюю 10 и верхнюю 11.
При этом входное 12 отверстие нижней 10 части внутренней полости подающей 7 втулки, выполнено с возможностью соединения с питающим водоводом (на чертеже не показан). Выходное 13 отверстие верхней 11 части подающей 7 втулки гидравлически соединено с подающей 3 трубой.
В указанных нижней 10 и верхней 11 частях подающей 7 втулки выполнены радиальные отверстия. На фиг.4 изображены радиальные 14 отверстия, выполненные в нижней 10 части подающей 7 втулки. Радиальные 14 отверстия могут быть выполнены под углом 120° друг относительно друга. На фиг.5 изображены радиальные 15 отверстия, выполненные в верхней 11 части подающей 7 втулки. Радиальные 15 отверстия могут быть выполнены под углом 90° друг относительно друга.
Диаметр и количество радиальных 14 и 15 отверстий рассчитывают в зависимости от проектной мощности водоразборной колонки, объема подаваемой потребителю на излив воды.
Подвижная 8 втулка установлена с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси напорного 5 клапана и выполнена ступенчатой. Внутренняя полость ступени 16 большего диаметра подвижной 10 втулки выполнена в виде усеченного конуса. Основание усеченного конуса большего диаметра направлено в сторону входного 12 отверстия напорного 5 клапана. Подвижная 8 втулка соединена с нажимным 2 рычагом посредством гибких 6 тросов.
Между подающей 7 втулкой и подвижной 8 втулкой соосно установлен жесткий 17 цилиндр с окнами 18. Эластичная 19 трубка размещена соосно подающей 7 втулке с возможностью образования полости между боковыми поверхностями подающей 7 втулки и эластичной 19 трубки. В окнах 18 жесткого 17 цилиндра установлены клавиши 20 с возможностью их отклонения от вертикальной оси при перемещении подвижной 8 втулки.
Подвижная 8 втулка установлена с возможностью ограниченного перемещения. С одной стороны перемещение подвижной 8 втулки ограничивает пружина 21, с другой - клавиши 20, в частности, их боковые поверхности, направленные в сторону конической поверхности подвижной 8 втулки. Боковые поверхности клавиш 20, направленные в сторону конической поверхности подвижной 8 втулки, могут быть выполнены, например, с выступами.
Пружина 21 размещена между торцом, образованным перепадом ступеней подвижной 8 втулки, и нижним торцом верхней 22 втулки. Жесткий 17 цилиндр размещен между верхней 22 втулкой, установленной в верхней части подающей 7 втулки, и 23 выступом, выполненным соосно в ее нижней части. Выступ 23 может быть выполнен с соосно расположенными бортами 24 для крепления жесткого 17 цилиндра.
Эластичная 19 трубка может быть выполнена из силиконовой резины, а жесткий 17 цилиндр может быть выполнен, например, из полиуретана.
Водоразборная колонка работает следующим образом.
В исходном состоянии водоразборной колонки подача воды потребителю не производится, нажимной 2 рычаг занимает верхнее положение. Напорный 5 клапан в исходном состоянии имеет нормально закрытое положение.
В этом режиме клавиши 20 прижимают эластичную 19 трубку к радиальным 14 отверстиям. Эластичная 19 трубка работает как мембрана и обеспечивает герметичность нижней 10 части внутренней полости подающей 7 втулки. Этому способствует выполнение обращенных к эластичной 19 трубке боковых поверхностей клавиш 20 ответными к боковой поверхности эластичной 19 трубки. Клавиши 20 поджаты посредством подвижной 8 втулки. Постоянный поджим обеспечивает пружина 21. Подача воды не производится.
При нажатии на нажимной рычаг 2 гибкие тросы 6 сдвигают вверх подвижную 8 втулку, преодолевая усилие пружины 21. При перемещении подвижной 8 втулки жесткий 17 цилиндр выполняет функцию направляющей.
Вода под давлением через входное 12 отверстие подающей 7 втулки поступает в радиальные 14 отверстия, при этом за счет эластичных и упругих свойств эластичной 19 трубки, образуется полость между боковыми поверхностями эластичной 19 трубки и подающей 7 втулки (фиг.6). За счет зазора, с которым жесткий 17 цилиндр установлен относительно боковой поверхности эластичной трубки 19, производят ограничение и защиту образовавшейся полости. Из образованной полости вода поступает через радиальные 15 отверстия в верхнюю 11 часть внутренней полости подающей 7 втулки и через выходное 13 отверстие поступает в подающую 3 трубу водоразборной колонки, что обеспечивает плавный переход в режим подачи воды потребителю.
В подающей 3 трубе вода поступает в полость, которая образуется (фиг.6) за счет сжатия эластичного 4 элемента.
По мере прохождения воды из водопроводной сети до сливного 25 отверстия сечение полости для подачи воды, образованной между внутренней боковой поверхностью подающей 3 трубы и внешней боковой поверхностью эластичного 4 элемента, увеличивается.
Разбор воды завершается при снятии нагрузки с нажимного 2 рычага. В этом случае напорный 5 клапан закрывается. При возврате подвижной 8 втулки в исходное положение клавиши 20 прижимают эластичную 19 трубку. За счет упругих сил материала эластичная 19 трубка вытесняет воду из образовавшейся полости и плотно прижимается к боковой поверхности подающей 7 втулки. Подача воды плавно прекращается. В зависимости от заданного режима рабочие циклы напорного 5 клапана повторяются.
Изменение (увеличение, уменьшение) объема полости для подачи воды, образованной между внутренней боковой поверхностью подающей 3 трубы и внешней боковой поверхностью эластичного 4 элемента, проводят поступательно по направлению подачи воды по всей длине эластичного 4 элемента и последовательно во времени пропорционально скорости (объему) истекания потока.
После прекращения подачи воды за счет упругих сил эластичного 4 элемента и давления сжатого воздуха происходит возврат эластичного элемента 4 в исходное положение и полное удаление остаточной воды из межтрубного пространства.
Предложенная конструкция водоразборной колонки может быть изготовлена с использованием известных современных технологий, не требует использования дорогостоящих, дефицитных материалов. Водоразборная колонка отличается низкой металлоемкостью, характеризуется улучшенными массогабаритными и эксплуатационными характеристиками и имеет низкую себестоимость.