ВОДОСБЕРЕГАЮЩАЯ НАСАДКА

Предлагаемое техническое решение относится к хозяйственно-питьевому водоснабжению, в частности к насадкам на кран, и может быть использовано для экономии водопроводной воды при эксплуатации водоразборной арматуры.
Такие бытовые операции как умывание, мытье посуды, чистка зубов, бритье, быстрое наполнение ванны и т.п. приводят, в основном, к значительному неэффективному расходу водопроводной воды. Непрекращающееся увеличение тарифов на водоснабжение затрагивает материальный аспект для пользователя и, как следствие, возникает вопрос экономного использования воды. Конструкции используемых в настоящее время водопроводных кранов и смесителей не предусматривают экономного расхода воды. Появившиеся в последнее время образцы кранов с электронным управлением имеют высокую стоимость и экономически оправданы в местах массового их использования (например, вокзалы). Вопрос экономии воды в квартирах и частных домах может быть разрешен использованием недорогостоющих крановых насадок.
Известна насадка к водопроводному крану [Патент РФ №1813853], содержащая корпус с входным и выходным отверстиями, клапан, соединенный со штоком и седло клапана, расположенное поперек корпуса. Насадка имеет перфорированную перегородку в выходном отверстии, выполненном в днище корпуса. Находящийся под ней свободный конец штока пропущен через отверстие перфорированной перегородки.
Конструкция этой насадки обеспечивает порционную подачу воды без регулировки расхода воды в зависимости от требуемого режима ее использования.
Также известна насадка к водопроводному крану [Патент РФ №2234630], содержащая корпус с выходным отверстием, крышку корпуса, поршень. Внутри корпуса выполнены симметрично расположенные приливы с вертикальными пазами. В нижней части корпуса через выходное отверстие пропущен шток. Нижняя часть штока имеет конусообразную форму, а верхняя часть - форму цилиндра со срезами по бокам для перемещения между приливами корпуса, которые одновременно служат направляющими. В верхней части штока выполнены пазы для увеличения потока воды. Непрерывная подача воды обеспечивается за счет использования конфигурации поршня и приливов нижней части корпуса.
Данная насадка не обеспечивает регулирования расхода воды в широком диапазоне режимов водопользования. Кроме того, подъем поршня затруднен из-за его развитого поперечного сечения, конструкция сложна в изготовлении и ненадежна в работе.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является насадка для экономии водопроводной воды [патент РФ 102735], содержащая корпус с выходным отверстием, шток, пропущенный через выходное отверстие, имеющий нижнюю коническую часть, верхнюю цилиндрическую часть и средство для крепления к водопроводному крану. На нижней конической части штока выполнены срезы по бокам. Верхняя цилиндрическая часть штока выполняет функцию клапана и опирается на седло в нижней части корпуса с отверстиями, соединяющими верхнюю и нижнюю полость корпуса. В корпусе, ниже седла, имеется кромка для фиксации штока в крайнем верхнем положении.
Выполнение срезов по бокам на нижней конической части штока образует переменную по высоте площадь его сечения и в совокупности с профилем выходного отверстия корпуса образует переменное по площади выходное сечение насадки, позволяющее регулировать сток воды в зависимости от величины подъема штока.
Изменяя величину подъема штока - изменяют скорость истечения воды, что обеспечивает экономию водопотребления.
Расположенная в корпусе, ниже седла, кромка фиксирует положение штока в верхнем крайнем положении при его обороте вокруг оси. В этом положении выходное отверстие насадки постоянно максимально открыто в течение требуемого времени.
Выполненные в верхней цилиндрической части штока сквозные отверстия, соединяющие верхнюю и нижнюю полость корпуса, обеспечивают минимальный непрерывный расход воды через насадку.
Данная насадка по своей конструкции не обеспечивает регулирование расхода воды при минимальном режиме. При открытии крана смесителя, по мнению авторов патента, через насадку непрерывно и бесконтрольно вытекает от 5% до 10% воды от максимально возможного.
Кроме того, подъем поршня будет затруднен, в отличие от обратного утверждения авторов, поскольку давление в сечении вытекания воды из трубы всегда будет равно атмосферному. Еще одним неудобством является необходимость снятия насадки с патрубка водопроводного крана при заполнении водой емкостей больших объемов.
Основные конструкционные решения и характеристики насадок в рассмотренных патентах такие как, наличие седлового клапана, предназначенного для подачи воды при поднимании и его затрудненный подъем, обусловленный перепадом давления в водопроводной трубе по сравнению с наружным (атмосферным), обладают и рядом недостатков.
Во-первых, перекрытие воды обеспечивается в результате использования, на этапе изготовления, трудоемкой процедуры подгонки и полирования соприкасающихся поверхностей клапана и седла, что, однако, не гарантирует его надежности из-за возможного перекоса клапана в седле при эксплуатации. К тому же, из-за малых размеров клапана регулируемая подача воды из насадки требует ювелирного исполнения пользователем перемещения клапана на необходимую миллиметровую высоту, что на практике представляется весьма проблематичным.
Во-вторых, затрудненный подъем клапана при частом использовании насадки (а именно это и подразумевается ее применением) будет вызывать в месте крепления водопроводного крана/смесителя повышенные периодические напряжения из-за момента сил на конце крана и в месте его крепления. В результате срок эксплуатации крана/смесителя может существенно уменьшиться и свести на нет экономический эффект от использования насадки.
Избежать указанных недостатков можно в предлагаемой автором насадке путем применения, в место поршня и седла, соприкасающихся между собой дисков с секторными отверстиями (по типу керамической буксы). Поворот дисков вокруг их оси осуществляется в плоскости взаимного соприкосновения с усилием гораздо меньшим, чем поднятие поршня в рассмотренных патентах, что приводит к существенному уменьшению крана/смесителя. Для лучшего сцепления и герметичности насадки диски предлагается изготавливать с магнитными внутренними проставками или магнитными керамического типа (ферритные). На чертеже представлена схема предлагаемой насадки, состоящей из корпуса - 1, с соединительным патрубком - 2, верхнего диска - 3, нижнего диска - 4, т-образного толкателя - 5, передаточной втулки - 6, крышки с отверстиями и патрубком с вырезом для фиксации толкателя его в верхнем положении - 7, фиксатора толкателя - 8, уплотнительного кольца - 9.
Предлагаемая насадка на кран/смеситель работает следующим образом.
В качестве варианта крепления насадки на водопроводный кран здесь рассматриваться резьбовое соединение. Насадка соединительным патрубком - 2 навинчивается на кран/смеситель. Верхний диск -3 неподвижно крепится в гнезде корпуса со стороны патрубка, нижний - 4 крепится на передаточной втулке - 6 и своими выступами фиксируется в ее пазах. При этом, герметичность соединения дисков осуществляется исходной полировкой соприкасающихся поверхностей и силой сжатия между ними, обусловленной использованием магнитов. Для этого достаточно использовать распространенные плоские кольцевые неодимовые магниты с защитным покрытием от коррозии, диаметром до 1 см с силой сцепления 0,45 кг или диски изготавливать магнитными из ферритного материала, коррозионностойкого к водной среде.
Согласно Постановлению Правительства РФ от 23.05.2006 N 307 "О порядке предоставление коммунальных услуг гражданам" давление в системе водоснабжения в точке разбора воды в многоквартирных жилых домах для холодной воды - от 0,03 МПа (0,3 ат.) до 0,6 МПа (6,0 ат.); для горячей воды - от 0,03 МПа (0,3 ат.) до 0,45 МПа (4,5 ат.); При площади секторного отверстия в диске равной половине площади диска диаметром 10 мм, сила от давления воды на нижний диск не будет превышать 0,25 кг.
Толкатель своими краями перемещается в вертикальном направлении по двум пазам в корпусе без возможности проворачивания. По двум выполненным в направляющей втулке аксиально-окружным прорезям происходит превращение линейного вертикального перемещения толкателя во вращательное движение передаточной втулки. В результате осуществляется поворот нижнего диска относительно верхнего. В нижнем положении толкателя секторные отверстия дисков располагаются симметрично оси дисков и вода из насадки не поступает. В зависимости от величины поднятия толкателя передаточная втулка поворачивается на определенный угол, смещая секторные отверстия от исходного симметричного положения вплоть до полного их совпадения, при котором реализуется максимальное открытие насадки. Выбором, на этапе изготовления, исходной высоты передаточной втулки (изменяя шаг аксиально-окружных прорезей в ней) можно легко и в широких пределах варьировать скорость истечения воды из насадки в зависимости от поднятия толкателя. Фиксация толкателя в верхнем положении осуществляется зацеплением выступов фиксатора в вырезах патрубка крышки путем поворота фиксатора на штоке толкателя. Возврат толкателя в исходное положение и, следовательно, закрытие насадки осуществляется под собственным весом и весом фиксатора.