Смесительный водопроводный кран с шаровым клапаном

Изобретение относится к смесительному крану, предназначенному для пропускания жидкостей, включающему в себя шаровой клапанный элемент, а точнее, к шаровому клапанному механизму, который имеет возможность поворотного движения вокруг фиксированной оси корпуса клапана, а также содержит окна, которым придана определенная форма для создания желаемой формы потока в зависимости от положения шарового клапана.Краны с одной рукояткой, обычно называемые смесительными клапанами, которые управляют потоком как горячей, так и холодной воды, имеют широкий потребительский спрос. Краны обычно конструируются таким образом, чтобы рукоятка или головка могли перемещаться в двух разных направлениях, для того чтобы регулировать смесь горячей и холодной воды по температуре, а также расход.Двумя основными типами смесительных клапанов с одной рукояткой, которые имеют широкий потребительский спрос, являются пластинчатые клапаны и шаровые клапаны. Водопроводные краны с шаровым клапаном известны, как легко собираемые,надежные и долговечные, имеющие клапан в виде одной детали. Рукоятка же стко крепится к шаровому клапанному элементу без промежуточных подвижных деталей, что позволяет создать надежную и долговечную конструкцию. С другой стороны, в водопроводном кране с пластинчатым клапаном предлагается приводной механизм, который обеспечивает возможность движения рукоятки в двух заданных направлениях, причем эти краны во всем мире пользуются широким потребительским спросом. Это международно принятое движение рукоятки обеспечивает возможность ее орбитального движения вокруг фиксированной оси корпуса клапана, а также качания, то есть поворотного движения относительно оси, которая перемещается по отношению к корпусу клапана, когда рукоятка совершает орбитальное движение относительно фиксированной оси. Подвижная ось перпендикулярна фиксированной оси корпуса клапана.Особенность этого типа движения ру коятки позволяет водопроводному крану закрываться с запоминанием соотношения горячей и холодной воды посредством положения рукоятки, таким образом, что когда кран опять открывается, пользователь может получить ту же самую смесь потока горячей и холодной воды. Этот тип движения обеспечивает коммерческий успех кранам с пластинчатым клапаном, несмотря на наличие более сложного рычага, расположенного между рукояткой и пластинчатым клапанным элементом.Недавно разработаны шаровые клапаны, которые обеспечивают возможность действия рукояткой таким же образом, как и в случае выше упомянутых пластинчатых клапанов смесителя. Система описана в патенте США Не 4449551, выданном на имя Лорха 22 мая 1984. Другая система раскрыта в заявке РСТ/ПЗ 91/07816, поданной 22 октября 1991 г на имя Альфонса Кнэппа и упомянутой в качестве ссылки. В этих системах скомбинированы преимущества желаемого с точки зрения эргономики движения рукоятки и высокой надежности конструкции водопроводного крана с шаровым клапаном.Наряду с надежностью крана, смесительный клапан должен обладать и другими характеристиками, которые бы обеспечили коммерческий спрос на него. Максимальная скорость потока должна быть достаточно высокой, а уровень шума при работе должен быть весьма низким. Другой отличительный признак должен заключаться в том, чтобы водопроводный кран работал в благоприятных условиях с точки зрения эргономики или позволял бы перемещать рукоятку интуитивно. Благоприятная характеристика с точки зрения эргономики предлагает наличие несколько нижеперечисленных свойств. Вопервых, скорость потока и температура смеси должны зависеть от непрерывного движения рукоятки. Неприемлемы резкие или внезапные изменения, как скорости потока,так и температуры смеси, получаемые при небольших величинах перемещения рукоятки. Желательно, чтобы при регулировании температуры смеси, скорость потока оставалась приблизительно постоянной. С другой стороны, когда регулируется скорость пото 5409ка, недопустимо весьма резкое И непредсказуемое изменение температуры. Возле положения рукоятки, соответствующего подаче холодной воды, должна существовать мертвая зона, где не происходит смешения с горячей водой, это позволит ограничить угловое перемещение рукоятки из положения, соответствующего полной подаче холодной воды.Желательно, чтобы положение перемешивания имело комфортную зону при этом зона большего перемещения рукоятки должна создавать заданное температурное изменение по сравнению с перемещением рукоятки в горячей или холодной зоне. Комфортная зона обеспечивает более точную регулировку крана, когда температура находится в пределах определенного диапазона. График зависимости температуры выпускаемой воды от движения рукоятки будет похож на кривую в виде буквы 5 . Однако комфортная зона не должна быть чрезмерно пологой, иначе происходит недостаточное изменение температуры и тогда оператор будет выполнять излишнее выравнивание при чрезмерном движении рукоятки, покидая при этом комфортную зону и получая неожиданные изменения температуры выпускаемой воды. Также желательно, чтобы движение рукоятки не создавало изменений температуры для объема при заданной комфортной температуре.Все вышеупомянутые необходимые характерные особенности должны быть достигнуты за счет выбора шарового клапанного элемента с надлежащим размером, определения приводного движения рукоятки для регулирования объема и температуры, и задания диапазона углового и вращательного движения для двух определенных приводных движений рукоятки. Надлежащие места расположения и конфигурации входных окон корпуса клапана, а также входных отверстий шарового клапанного элемента также обеспечивают вышеупомянутые желаемые свойства.Выбор размера шара несколько ограничен тем, что требуется сбалансировать желание уменьшить размер корпуса клапана и необходимость обеспечить адекватный поток воды через клапанный элемент. Задаваемое приводное движение рукоятки, желаемое сточки зрения потребительских свойств, представляет собой угловое движение вокруг вер тикальной оси в основном для температурного изменения и качательное движение вокруг горизонтальной оси в основном для регулирования скорости потока. Диапазон углового движения для изменения температуры ограничивается с эргономической точки зрения углом, максимальная величина которого составляет сто восемьдесят градусов(180), однако желательно, чтобы этот диапазон составлял девяносто (900) градусов. Следовательно, характеристики желаемого водопроводного крана, позволяющие исключить внезапные температурные изменения или изменения расхода и обеспечить желаемую комфортную зону с задаваемыми изменениями температуры и скорости потока при работе смесительного клапана, наиболее бь 1 стро достигаются и регулируются посредством надлежащего выбора размера, места расположения и конфигурации как входных окон в корпусе, так и входных отверстий в шаровом клапане.Необходим шаровой клапан для смесительного водопроводного крана, который имеет желаемое с точки зрения потребительских свойств приводное движение, который легко монтируется, и который обеспечивает надлежащую долговечность имеющихся уплотняющих элементов.Также необходим смесительный клапан с одной рукояткой для крана, который включает в себя шаровой клапан с входными отверстиями определенной формы, обеспечивающий интуитивно задаваемые скорости течения и температуру выпускаемой через него воды.Согласно одному из аспектов изобретения, смесительный водопроводный кран содержит шаровой клапанный элемент, установленный в приемной полости корпуса с обеспечением возможности его поворота. Корпус имеет множество окон, сообщающихся с полостью посредством жидкости. Шаровой клапанный элемент имеет множество отверстий в наружной, по меньшей мере, частично сферической клапанной поверхности,при этом отверстия взаимодействуют с окнами для регулирования как скорости тече 5409ния, так И температуры протекающей жидкости. Корпус клапана имеет сквозное управляющее отверстие, при этом продольная ось корпуса клапана проходит через управляющее отверстие. Шаровой Клапанный элемент имеет первый выступ в виде подсоединенного К нему управляющего Штока, идущего через управляющее отверстие. Приводная рукоятка крепится к управляющему штоку Шаровой клапанный элемент имеет отходящий от него второй выступ и его ось, по существу, перпендикулярна продольной оси штока. Второй выступ имеет боковой наружный конец, подсоединенный к круговой воротниковой опоре, которая расположена вокруг шарового клапанного элемента. Воротниковая опора имеет нижнюю поверхность, контактирующую с возможностью скольжения с кольцевой опорной поверхностью в корпусе расположенной вокруг шарового клапана.Предпочтительно, чтобы кольцевая опорная поверхность представляла собой отдельный кольцевой установочный элемент,монтируемый в полости клапана, и имела, по меньшей мере, один выступ для частичного установления граничных значений температур холодной и горячей воды, для того чтобы обеспечить ограничение поворотного движения шарового клапанного элемента вокруг продольной оси корпуса смесительного клапана и предотвращение его выхода за границы. Воротниковая опора имеет, по меньшей мере, один радиальный выступ, имеющий, по меньшей мере, одну боковую поверхность для взаимодействия с выступом установочного элемента. Кольцевой установочный элемент имеет идущий вниз выступ, входящий в отверстие корпуса, для фиксации кольцевого элемента относительно корпуса с возможностью его поворота вокруг продольной оси корпуса.Плоское установочное кольцо предпочтительно расположено таким образом, что его нижняя поверхность с возможностью скольжения примыкает к верхней поверхности воротниковой опоры, а верхняя поверхность плоского установочного кольца примыкает к нижней поверхности уплотняющего элемента, расположенного вокруг шарового клапанного элемента. Плоское установочное коль цо расположено таким образом, чтобы оно было относительно неподвижным, когда воротниковая опора и шаровой клапанный элемент вращаются вокруг продольной оси корпуса.Второй выступ шарового клапанного элемента жестко закреплен в воротниковой опоре и с обеспечением возможности относительного поворота подсоединен к шаровому клапанному элементу Второй выступ образован периферийным концом стержня, который проходит через шаровой клапанный элемент, стержень имеет противоположные периферийные концы, которые выступают наружу от поверхности шарового клапанного элемента., при этом каждый из них крепится к воротниковой опоре.Желательно, чтобы большое количество отверстий шарового клапанного элемента имело форму и располагалось на шаровом клапанном элементе по отношению к окнам в корпусе клапана таким образом, что когда паровой клапанный элемент находится в определенном положении для создания смеси горячей и холодной воды посредством смесительного клапана, этот шаровой клапанный элемент обеспечивал бы смешение температуры по направлению к заданной комфортной температуре, если шаровой клапанный элемент отрегулирован из задросселированного положения, находящегося в непосредственной близости от положения отсечки, по направлению к положению обеспечения полного потока.Предпочтительно, чтобы шаровой клапанный элемент имел два отверстия для обеспечения возможности входа холодной воды из окна, подающего холодную воду, а также два отверстия для обеспечения возможности входа в него горячей воды из окна корпуса, подающего горячую воду. Одно из отверстий на шаровом клапанном элементе, имеет вогнутый кромочный участок для модулирования проходящего через него потока. Желательно, чтобы одно из отверстий, с вогнутой кромкой обеспечивало возможность ввода через него холодной воды, а другое из отверстий с вогнутой кромкой обеспечивало возможность входа через него горячей воды.кромкой имеют контур образуемый, по меньшей мере, пятью радиальными дугами, проведенными из соответствующих Центров. По меньшей мере, Четыре центра расположены внутри контура упомянутого отверстия, а один радиальный центр расположен снаружи контура отверстия с боковой стороны вогнутого кромочного участка. Предпочтительно, чтобы остальные отверстия имели вь 1 пуклые Контуры, образуемые, по меньшей мере,пятью дугами, проведенными из соответствующих Центров, при этом, по меньшей мере,две дуги каждого отверстия соединены в точке, разделяющей общую касательную линию. Предпочтительно, чтобы каждая из дуг подсоединялась к другой дуге в точке, разделяющей общую касательную линию, или, как вариант к прямому кромочному участку в точке, имеющей касательную линию, совпадающую с прямой кромкой.В одном из вариантов осуществления изобретения в число отверстий входит отверстие для подачи полностью холодной воды,расположенное с возможностью поступления в него только холодной воды, когда окно для горячей воды перекрыто, отверстие для смеси с холодной водой, сконструированное и расположенное с возможностью поступления холодной воды одновременно с поступлением горячей воды из окна для горячей воды,отверстие для подачи полностью горячей воды, сконструированное и расположенное с возможно стью поступления только горячей воды, когда окно для холодной воды перекрыто, а также отверстие для смеси с горячей водой, сконструированное и расположенное с возможностью поступления горячей воды одновременно с холодной водой, поступающей из окна для холодной воды. Отверстие для полностью холодной воды имеет соответствующую вогнутую кромку, при этом отверстие для смеси с горячей водой также имеет соответствующую вогнутую кромку. Кроме того, отверстие для смеси с холодной водой имеет прямой кромочный участок, расположенный напротив кромки отверстия для холодной воды, когда шаровой клапанный элемент находится в положении перекрытия смешения, при этом отверстие для смеси с горячей водой имеет прямой кромочный уча сток, расположенный напротив кромки окна для горячей воды, когда шаровой клапанный элемент находится в положении перекрытия смешения.Далее будут сделаны ссылки на прилагаемые чертежи, на которыхна фиг. 1 представлен боковой вид в вертикальном сечении отдельных участков смесительного клапана, выполненного согласно одному из вариантов осуществления настоящего Изобретенияна фиг. 2 представлен вид в перспективе смесительного клапана, показанного на фиг 1на фиг 3 представлен вид в поперечном сечении нижнего корпусного элемента смесительного клапана по линии 3-3 на фиг. 1на фиг 4 представлен вид в плане нижнего корпусного элемента смесительного клапанана фиг. 5 представлен частичный вид в плане смесительного клапана с удаленными колпачковым и уплотняющим элементами,иллюстрирующий шаровой клапанный элемент в положении подачи полностью холодной водына фиг 6 представлен вид, аналогичным виду на фиг. 5, иллюстрирующий шаровой клапанный элемент, повернутый в положение подачи полностью горячей водына фиг 7 представлен боковой вид шарового клапанного элемента, установленного в положение полного пропусканияна фиг 8 представлен боковой вид шарового клапанного элемента, установленного в положение отсечкина фиг. 9 представлен вид снизу в плане сферического участка шарового клапанного элемента с удаленной воротниковой опорой.на фиг. 10 в увеличенном масштабе представлен вид отверстия, предназначенного для прохода потока воды смешанного с холодной водойна фиг. 11 в увеличенном масштабе представлен вид отверстия для прохода полностью холодной водына фиг. 12 в увеличенном масштабе представлен вид отверстия, предназначенно