Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СМЕСИТЕЛЬ, ИМЕЮЩИЙ ШАРОВОЙ КЛАПАН И ВЕРХНЮЮ УПЛОТНИТЕЛЬНУЮ ПРОКЛАДКУ
СМЕСИТЕЛЬ, ИМЕЮЩИЙ ШАРОВОЙ КЛАПАН И ВЕРХНЮЮ УПЛОТНИТЕЛЬНУЮ ПРОКЛАДКУ

СМЕСИТЕЛЬ, ИМЕЮЩИЙ ШАРОВОЙ КЛАПАН И ВЕРХНЮЮ УПЛОТНИТЕЛЬНУЮ ПРОКЛАДКУ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к смесителю для водопроводного крана и предназначено для регулирования потока горячей воды, холодной воды и их смеси. Смеситель содержит корпус, шаровой клапан. В шаровом клапане выполнены впускные отверстия и выпускное отверстие. Управляющий шток соединен с ручкой управления и перпендикулярно расположен относительно экваториального сечения шарового клапана. Зафиксированный элемент удерживает шаровой клапан и выполнен с отверстием для прохождения штока. Уплотняющее средство в виде кольцевой прокладки. Последняя расположена между шаровым клапаном и зафиксированным элементом. Прокладка выполнена по меньшей мере с тремя выступами. Первый выступ расположен по внешнему диаметру прокладки. Второй выступ расположен в верхней части по внутреннему диаметру прокладки. Первый и второй выступы поджаты к зафиксированному элементу. Третий выступ расположен по внутреннему диаметру прокладки и поджат к поверхности шарового клапана. На поверхность прокладки между первым и третьим выступами воздействует давление воды. Первый и третий выступы кольцевой прокладки размещены по окружности поперечного сечения, примерно, на 90% от второго ее выступа относительно центральной оси сечения. В результате обеспечивается надежное и стабильное уплотнение смесителя. 11 з.п. ф-лы, 15 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2134370
Класс(ы) патента: F16K11/087
Номер заявки: 96108785/06
Дата подачи заявки: 10.06.1994
Дата публикации: 10.08.1999
Заявитель(и): Маско Корпорейшн (US)
Автор(ы): Альфонс Кнапп (DE)
Патентообладатель(и): Маско Корпорейшн (US)
Описание изобретения: Изобретение относится к смесителю для водопроводного крана, включающему подвижный клапан, помещенный во втулку, и в особенности - к смесителю, имеющему шаровой клапан, помещенный во втулку.
Краны с одной ручкой, обобщенно называемые здесь смесителями, которые регулируют потоки как горячей, так и холодной воды, нашли широкий спрос потребителя. Эти краны имеют общее свойство конструкции, заключающееся в том, что ручка или кнопка подвижна в двух различных направлениях, обеспечивая смешивание горячей и холодной воды и регулируя силу потоков воды.
Существует два типа смесителей, нашедших широкий коммерческий спрос: смесители с пластинчатым клапаном и смесители с шаровым клапаном. В то время как шаровой клапан представляет собой надежную единую деталь, которая прочно и легко соединяется с конструкцией смесителя, пластинчатый клапан предполагает наличие привода, допускающего перемещение ручки в двух желательных направлениях, что, как правило, привлекает потребителя. Это необходимое перемещение ручки допускает ее круговое движение вокруг фиксированной продольной оси корпуса смесителя и наклонное, например, качающееся движение вокруг подвижной горизонтальной оси относительно корпуса смесителя. Горизонтальная ось зафиксирована относительно ручки и перпендикулярна к продольной оси корпуса смесителя. Одно из отличительных характеристик этого типа движения ручки состоит в том, что когда ручка наклоняется в положение "закрыто", нужная пропорция смешивания горячей и холодной воды может быть зафиксирована положением ручки, при этом при повторном включении крана из него течет поток в той же пропорции смешанной горячей и холодной воды.
Недавно были изобретены шаровые клапаны, позволяющие управлять ручкой в том же коммерчески привлекательном режиме, что и с пластинчатым клапаном. Эти шариковые клапаны смесителя требуют введения в конструкцию смесителя другой подвижной части, представляющей собой вращающуюся пластину, установленную над шаровым клапаном. Кроме того, эти шаровые клапаны были скомбинированы с пластинчатыми средствами, которые могут регулироваться и быть установленными вокруг отверстия в крышке, через которое ручка управляет шаровым клапаном для ограничения общего объема потока воды. В качестве альтернативы, или в дополнение, эти ограничивающие средства ограничивают максимальную пропорцию горячей и холодной воды и соответственно максимальную температуру смешанной воды на выходе.
Конструкция с шаровым клапаном имеет различные недостатки. В частности, шаровой клапан устанавливается между уплотнителями входного отверстия из эластомера, расположенными у входных отверстий корпуса клапана, и уплотнительной прокладкой, установленной под крышкой клапана или в зазоре. Уплотнители входного отверстия из эластомера и прокладка прогибаются и придают шаровому клапану свойство "плавать" между корпусом клапана и крышкой. Нет определенного стопорящего механизма, надежно удерживающего шаровой клапан на месте. Из-за того, что шаровой клапан может поступательно перемещаться относительно элементов из эластомера, оператор при действиях с ручкой может также передвигать ручку на небольшой угол в любом направлении, включая направления, не предусмотренные конструкцией смесителя. Эта нежелательная подвижность создает ощущение "рыхлости" работы крана и неуверенность оператора в правильности работы крана. Более того, ощущение "рыхлости" ручки производит ощущение того, что ручка неустойчива и не укреплена надлежащим образом.
Верхняя уплотнительная прокладка выполняет три функции. Во-первых, она предотвращает утечку воды в области шарового элемента. Во-вторых, ее внешняя окружность уплотняет внутреннюю поверхность корпуса, предотвращая утечку воды. В-третьих, прокладка упруго прижимает шаровой элемент вниз, к впускным уплотнителям. Как следствие, прокладка является дорогим компонентом из-за своей массы и конфигурации. Для смягчения работы клапана уплотнительная прокладка из эластомера имеет тонкий слой тетрафторэтилена, который контактирует с шаровым клапаном и предназначен для уменьшения износа прокладки по сравнению со случаем непосредственного контакта эластомера с шаровым элементом.
Для уменьшения ощущения "плавания" ручки в конструкцию смесителя с шаровым клапаном было введено регулировочное кольцо. Регулировочное кольцо ввинчивается в крышку клапана. Регулировочное кольцо нажимает вниз на уплотнительную прокладку, прижимая ее к шаровому клапану, который, в свою очередь, прижимается к входным уплотнителям. Перемещение вниз уплотнительной прокладки и шарового клапана сокращает нежелательное движение, но не устраняет его. Кроме того, комбинация регулировочного кольца с известной прокладкой увеличивает стоимость и количество комплектующих смесителя. Увеличенное давление на уплотнительную прокладку повышает износ прокладки. По мере износа прокладки должно устанавливаться дополнительное регулировочное кольцо для восстановления давления на прокладку и, таким образом, для уплотнения и обеспечения рабочего сопротивления ручки, сохраняющего ее в устойчивом положении при воздействии сил тяжести.
Пластинчатые клапаны часто встраивались во втулку. Втулка содержит в себе подвижную и зафиксированную пластины. Втулка может легко извлекаться и заменяться другой для облегчения ремонта крана. Подвижная пластина приводится в действие управляющей штангой, имеющей небольшой шаровой поворотный элемент. Около "экватора" шарового элемента может проходить уплотнитель из эластомера. Уплотнитель из эластомера может иметь прямоугольное сечение, более точно - прямоугольник с вогнутыми сторонами и четырьмя закругленными вершинами: две вершины по внутреннему диаметру и две вершины по внешнему диаметру. Две внутренние вершины примыкают к "экватору" поворотного шарового элемента, а две внешние вершины примыкают к стенкам корпуса или втулки.
Шаровые клапаны не зависят от конструкции втулки. Во-первых, "плавающий" характер традиционных шаровых клапанов требовал того, чтобы любая втулка целиком окружала и удерживала шаровой клапан, так как в противном случае шаровой клапан просто выпадает из донной части втулки. Во-вторых, благодаря компактной конструкции крана с шаровым клапаном, остается слишком небольшая полость для помещения втулки. Помещение традиционных втулок, содержащих в себе и удерживающих шаровой элемент, а корпус крана требует того, чтобы корпус был выше и включал дополнительную долю высоты, необходимую для размещения втулки.
Было необходимо создать втулку шарового клапана для смесителя, которая содержит верхние уплотнительные элементы, предотвращающие утечку воды на внешнюю поверхность корпуса, и вмещает в себя шаровой клапан. Также было необходимо создать втулку шарового клапана, включающую шаровой клапан, точно воспроизводящий движение ручки известных пластинчатых клапанов, приспособленной к повороту вокруг продольной оси корпуса клапана и сохраняющей преимущество, заключающееся в том, что имеется только один подвижный элемент, управляющий клапаном, или, другими словами, без введения отдельного подвижного элемента. Также было необходимо создание смесителя, устраняющего необходимость наличия регулировочного кольца, и клапана, устраняющего возможность движения ручки, отличающегося от того, которое требуется для его правильной работы.
Наиболее близким к изобретению по совокупности признаков является смеситель для жидкостей WO 91/05967 A1, кл. F 16 K 11/087, 02.05.91, который содержит расположенные в корпусе шаровой клапан, выполненный по меньшей мере с одним впускным отверстием и выпускным отверстием, управляющий шток, соединенный с ручкой управления и перпендикулярно расположенный относительно экваториального сечения шарового клапана, зафиксированный элемент, удерживающий шаровой клапан и выполненный с отверстием для прохождения штока, и уплотняющее средство в виде кольцевой прокладки, расположенной с возможностью уплотнения между шаровым клапаном и зафиксированным элементом, причем прокладка выполнена по меньшей мере с тремя выступами, при этом первый выступ расположен по внешнему диаметру прокладки, второй выступ расположен в верхней части по внутреннему диаметру прокладки, первый и второй выступы поджаты к зафиксированному элементу, а третий выступ расположен по внутреннему диаметру прокладки и поджат к поверхности шарового клапана, расположенной в верхней части между штоком и экваториальным сечением шарового клапана, причем на поверхность прокладки, расположенную между первым и третьим выступами, воздействует давление воды.
Наряду с достоинствами известного смесителя имеются и недостатки, касающиеся недостаточной его герметичности.
Задачей изобретения является создание смесителя, обеспечивающего надежную и стабильную герметичность.
Технический результат достигается тем, что в известном смесителе первый и третий выступы кольцевой прокладки размещены по окружности поперечного сечения примерно на 90o от второго ее выступа относительно центральной оси сечения. При этом предпочтительно, чтобы уплотнительная прокладка была выполнена с четвертым выступом, отделенным от зафиксированного элемента и от шарового клапана, подверженным давлению воды и расположенным по окружности поперечного сечения, примерно, на 90o от первого и третьего ее выступов. Зафиксированный элемент может быть выполнен в виде крышки, установленной непосредственно на корпус, или в виде втулки, установленной в корпусе. Причем втулка выполнена с кольцевой канавкой вокруг отверстия для прохождения штока, а уплотнительная прокладка расположена в упомянутой канавке. При этом первый и второй выступы прокладки прилегают к стенкам канавки. Дно упомянутой канавки может быть скошено с образованием острого угла с ее внутренней стенкой. На наружной стенке упомянутой канавки выполнено поднутрение, образующее боковую поверхность зафиксированного элемента. В соответствии с другим аспектом изобретения в смеситель со стороны поверхности уплотнительной прокладки, подверженной давлению воды, установлен кольцевой элемент с возможностью смещения уплотнительной прокладки до контакта его внутренней кромки с шаровым клапаном.
При этом уплотнительная прокладка может быть выполнена с четвертым выступом, отделенным от зафиксированного элемента и от шарового клапана поджатым давлением воды и расположенным по окружности поперечного сечения, примерно, на 90o от первого и третьего ее выступов с возможностью поджатия к кольцевому элементу и смещения кольцевого элемента до контакта с шаровым клапаном. При этом кольцевой элемент может быть выполнен с четырехугольным сечением, например, в виде прямоугольника или трапеции. Он может иметь плоскую форму или форму усеченного конуса, находясь без нагрузки, и изгибается до скошенного очертания в виде усеченного конуса при воздействии уплотнительной прокладкой на него смещающей силой, причем кромка его внутреннего диаметра прижата к шаровому клапану. Кольцо применяется для увеличения рабочего сопротивления шарового клапана, при этом рабочая ручка не совершает спонтанных смещений под действием собственного веса.
В одном варианте осуществления изобретения корпус втулки имеет внешнее уплотнительное кольцо, предназначенное для предотвращения утечки воды между втулкой и корпусом клапана, который установлен в ней.
В соответствии с другим аспектом изобретения втулка шарового клапана для смесителя включает шаровой клапан с по меньшей мере одним впускным отверстием и одним выпускным отверстием. Корпус втулки имеет верхний проход для пропуска управляющего штока, который соединяется с шаровым клапаном. Шаровой клапан поворотно установлен в корпусе втулки. Втулка имеет нижний проход, через который выступает шаровой клапан. Шаровой клапан непосредственно примыкает к впускным уплотнителям на нижних концах впускных каналов.
В соответствии с другим аспектом изобретения смеситель крана имеет подвижный клапан, установленный в корпусе, ограничивающем выемку. Корпус имеет ряд впускных каналов и выпускной канал, соединенные с выемкой. Подвижный клапан взаимодействует с впускными каналами, регулируя поток жидкости как по расходу, так и по температуре смешанной жидкости. Корпус смесителя имеет отверстие для помещения в него управляющего штока, соединяемого с подвижным клапаном. Смеситель имеет форму гильзы с втулкой, имеющей корпус и верхний проход для пропуска управляющего штока. Подвижный клапан подвижно установлен в корпусе втулки. Втулка имеет нижний проход, в который выступает подвижный клапан, взаимодействуя с впускными каналами.
Таким образом, клапан встроен во втулку клапана без необходимости увеличения общей высоты смесителя. Более того, уплотнитель, предотвращающий утечку между подвижным клапаном и втулкой, может иметь минимальный размер и вес, поскольку уплотнитель больше не выполняет двойную функцию смещения и прижимания подвижного клапана к впускным уплотнителям.
Выступы прокладки, имеющей прямоугольное сечение, обеспечивают надежное и стабильное уплотнение. Давление воды, воздействующее на одну сторону уплотнителя, заставляет его охватывать шаровой клапан, что происходит в результате непосредственного действия давления воды внутри выемки для клапана. В результате взаимное давление друг на друга прокладки и шарового клапана автоматически становится эквивалентным давлению воды внутри выемки крана. Наличие кольцевого элемента желательно, когда более крупная и тяжелая декоративная ручка устанавливается на шток шарового клапана или когда более длинная и тяжелая ручка, приспособленная для использования людьми, имеющими физические недостатки, установлена на штоке шарового клапана.
Далее будут делаться ссылки на следующие прилагаемые чертежи:
на фиг. 1 изображен разрез смесителя, иллюстрирующего один вариант осуществления изобретения, вид сбоку,
на фиг. 2 - сборка смесителя, показанного на фиг. 1, вид в перспективе,
на фиг. 3 - разрез по линии 3-3 нижнего элемента смесителя, показанного на фиг. 2,
на фиг. 4 - вид со стороны донной части втулки, показанной на фиг. 2 в разрезе,
на фиг. 5 - вид сверху корпуса втулки, показанной на фиг. 2,
на фиг. 6 - прокладка, показанная на фиг. 1, в ненагруженном положении, в разрезе,
на фиг. 7 - продольный разрез втулки, включающей корпус втулки и шариковый клапан, показанный на фиг. 1,
на фиг. 8 - фрагмент фигуры 7, показывающий уплотнительную прокладку, установленную между корпусом втулки и шариковым клапаном (увеличенный масштаб),
на фиг. 9 - то же, что на фиг. 7, иллюстрирующий второй вариант осуществления изобретения,
на фиг. 10 - то же, что на фиг. 8, иллюстрирующий второй вариант осуществления изобретения,
на фиг. 11 - продольный разрез кольца, показанного на фиг. 9,
на фиг. 12 - то же, что и на фиг. 11, иллюстрирующий альтернативную конструкцию кольца,
на фиг. 13 - то же, что и на фиг. 7, иллюстрирующий третий вариант осуществления изобретения,
на фиг. 14 - то же, что и на фиг. 8, иллюстрирующий третий вариант осуществления изобретения,
на фиг. 15 - продольный разрез смесительного клапана, иллюстрирующий вариант осуществления изобретения без применения втулки.
Как видно на фигурах 1 и 2, смеситель 10 включает кожух клапана 12, сформированный из корпуса смесителя 14 и крышки 16. Корпус смесителя 14 имеет выемку 22, образованную в нем, с двумя впускными каналами 18 и 19 для горячей и холодной воды, а также выпускной канал 20 для прохода смешанной воды, соединенный с выемкой 22. Нижние концы каналов 18 и 19 рассверлены так, что на них образованы места установки двух смещающих пружин 23, которые прижимают трубчатые уплотнительные элементы 25 из эластомера к шаровому клапану 24. Отверстия в них имеют диаметр, примерно равный 6,5 мм. Каналы 18 и 19 имеют нижние концы, расположенные примерно под углом 40o к донной точке 27 выемки 22. Кроме того, каналы 18 и 19 расположены по окружности примерно под углом 15o к продольной плоскости, если измерять от вертикальной оси 28.
Цилиндрический стакан 17 герметично и подвижно установлен вокруг корпуса смесителя 14 и формирует кольцевую камеру 15, соединенную с выпускным каналом 20. Выпускная труба 21 прикреплена к стакану 17 и соединена с кольцевой камерой 15 через прорезь 13 в стакане 17.
Крышка 16 включает резьбовой элемент 31, навинченный на основу 14. Декоративный кожух 11 расположен над элементом 31. Выемка для клапана 22 имеет по существу полусферическую нижнюю поверхность, рассчитанную по размеру для помещения на нее шарового клапана 24, содержащегося в зафиксированном элементе, выполненном, например, в виде втулки 26. Крышка 16 закрепляет втулку 26 в выемке 22. Корпус смесителя 14 имеет вертикальный кольцевой фланец 70 с пазами 71 для шпонок, в которые вставляются шпонки 72 втулки 26 для правильной ориентации втулки 26 в смесителе 10.
Шаровой клапан 24 имеет по существу сферическую поверхность 29 с впускными отверстиями 30 и 32 для холодной воды, впускными отверстиями 34 и 36 для горячей воды и выходным отверстием 38. Отверстия 30 и 32 сообщаются с впускным клапаном для холодной воды 18, отверстия 34 и 36 сообщаются с впускным каналом для горячей воды 19, а выпускное отверстие 38 сообщается с выпускным каналом 20 соответственно, регулируя поступление воды из двух каналов 18 и 19 в выпускной канал 20 путем регулирования пропорции смешивания воды, поступающей из двух впускных каналов 18 и 19, и объема потока, например общего объема воды на единицу времени.
Крышка 16 имеет отверстие 40. Крышка 16 расположена так, что продольная ось 28 корпуса проходит через отверстие 40. Втулка 26 включает корпус 56, имеющий верхний проход 58, соответствующий отверстию 40 и находящийся под ним.
Управляющий шток 42 жестко соединен с шаровым клапаном 24 в его верхней части 99. Управляющий шток установлен перпендикулярно к "экватору" шарового клапана между верхней частью 99 и нижней частью 90. Управляющий шток 42 проходит через отверстие 40. Управляющий шток 42 соединяется с ручкой крана 43 обычным способом.
Шаровой клапан 24 поворотно установлен в корпусе 56. Корпус 56 может изготовляться из известной пластмассы, пригодной для применения в кранах. Шаровой клапан 24 также имеет цилиндрический штифт 60, проходящий через него, причем его периферийные концы 62 выходят на поверхности 29 шарового клапана. Отверстия 61 имеют размер, позволяющий подвижно вставлять в них штифт 60. Штифт 60 расположен так, что он пересекает центр 66 шарикового клапана 24 и проходит перпендикулярно управляющему штоку 42. Штифт может привариваться, как более подробно описано ниже.
Каждый периферийный конец 62 помещается в периферийный паз 68, сформированный в корпусе 56. Как показано на фигуре 3, каждый паз 68 имеет центральную ось, проходящую в плоскости 69, перпендикулярной оси 28. Поскольку концы 62 имеют цилиндрическую конфигурацию, они имеют круглое сечение, что позволяет им поворачиваться в пазах 68 вокруг оси 75, перпендикулярной оси 28.
Закругленные концы 74 пазов 68 образуют стопорящие закраины 76 для периферийных концов 62. Пазы 68 имеют размер по вертикали, создающий минимальный зазор, допускающий скользящее движение концов 62 штифта в пазе 68. Желательно, чтобы значительного вертикального зазора между кромками паза 68 и концами 62 не было.
Шаровой клапан 24 имеет нижнюю часть 90 поверхности клапана 29, выступающую через большой нижний открытый конец 92 корпуса 56. Выступающая часть 90 представляет значительную часть шарового элемента. Приблизительно лишь немногим больше половины сферической поверхности 29 клапана выступает над нижним проходом 92 втулки в любой момент его работы, как ясно видно на фигурах 4 и 7. Поверхность 29 клапана с отверстиями 30, 32, 34 и 36 примыкает к подпружиненным уплотнительным элементам 25.
Верхняя часть 99 шарикового клапана 24 содержится внутри камеры 101 корпуса 56, частично ограниченной цилиндрической стенкой 103. Внутренняя камера 101 соединена с выемкой 22 втулки 12.
Канавка для установки 94 кольцевой прокладки расположена вокруг верхнего прохода 58 и обращена к шаровому клапану в камере 101. Канавка для установки 94 прокладки скошена так, чтобы его внутренняя окружность 95 была расположена выше, чем его внешняя окружность 96, т.е. дно канавки расположено с образованием острого угла с ее внутренней стороны. Отступающая вниз закраина или буртик 97 отступает вертикально вниз от внутренней окружности.
На наружной стенке упомянутой канавки выполнено поднутрение, образующее боковую поверхность зафиксированного элемента, кольцевая прокладка 98 установлена в корпусе 56 в канавку для установки 94, и при нагрузке она расположена так, что ее внутренняя окружность 100 поворачивается и оказывается выше, чем ее внешняя окружность 102. Кольцевая уплотнительная прокладка 98 имеет четыре закругленных периферийных выступа 104, 106, 108 и 109. Каждый выступ 104, 106, 108 и 109 по окружности разнесен приблизительно на 90o от примыкающего выступа вокруг центральной оси 105 сечения прокладки. Выступы 104 и 108 расположены друг против друга и разнесены примерно на 180o и выступы 106 и 109 также разнесены на 180o. Один из выступов 104, расположенный в нижней точке по внутреннему диаметру прокладки, примыкает к шаровому клапану 24 и обеспечивает его уплотнение, предотвращая утечку воды. Соответственные верхние, расположенные по внутреннему и внешнему диаметрам выступы 106 и 108 примыкают к скошенной канавке для установки 94, причем внутренний выступ 106 располагается выше, чем внешний выступ 108, что ясно видно на фигурах 7 и 8. На фигуре 6 показана уплотнительная кольцевая прокладка 98, находящаяся в ненагруженном состоянии, при этом выступы 106 и 108 находятся практически в одной горизонтальной плоскости. Верхняя часть 99 поверхности 29 шарового элемента, примыкающей к кольцевой уплотнительной прокладке 98, отполирована и обладает необходимой гладкостью, обеспечивающей надлежащее уплотнение относительно прокладки.
При таком устройстве уплотнения любое давление воды внутри камеры 101, ограниченной корпусом 56, воздействует как на нижнюю уплотнительную поверхность 107, расположенную между выступами 104 и 109, так и на внешнюю периферийную поверхность 102, расположенную между выступами 108 и 109 сечения прокладки 98. Давление, воздействующее на нижнюю поверхность 107, расположенную между выступами 104 и 109, способствует эффективному удержанию прокладки 98 на месте установки 94 вокруг буртика 97 от ее аварийного вытеснения даже при ненормальном повышении давления воды. Давление, воздействующее на внешнюю периферийную поверхность 102, расположенную между выступами 108 и 109 сечения прокладки 94, способствует деформации последней, нажимая на выступ 104 и прижимая его к шаровому клапану 24. Этот нажим выступа 104 усиливается с повышением давления в камере 101 и, таким образом, сохраняет существенное уплотнение при повышении давления воды, в то же время он не сохраняет бесполезно высокий уровень уплотнения при сокращении или отсутствии давления в камере 101. Изобретение обеспечивает получение преимущества, заключающегося в том, что здесь может применяться стандартная и экономичная прокладка из доступного на рынке эластомера, при этом сокращается сопротивление, воздействующее на шаровой клапан при его работе, и снижается износ прокладки 98. Выступ 109 прокладки 98 отстоит от боковой стенки 103 корпуса 56 так, что давление, преобладающее в камере 101 втулки, может воздействовать на внешнюю периферическую поверхность 102 прокладки 98, расположенную между выступами 108 и 109. Пространство между выступом 109 и боковой стенкой 103 образуется благодаря наклону прокладки 98 за счет наклона дна канавки для установки 94. С другой стороны, возможны модификации канавки для установки, показанные на фигурах 13 и 14. Канавка для установки прокладки в корпусе 56 не имеет наклона, но его радиальная внешняя периферийная поверхность разнесена на небольшое расстояние D от боковой поверхности 103 корпуса 56. Подобным образом выступ 109 прокладки 98 остается отделенным от боковой стенки 103 корпуса 56 и весь узел работает также, как и в описанном выше первом варианте осуществления изобретения.
В показанных двух примерах давление воды воздействует на четвертый выступ 109 сечения прокладки 98, слегка отделяя его от боковой стенки 103 корпуса 56. Однако такой же эффект может достигаться при помощи прерывания целостности выступа 109 прокладки 94. Это может быть получено с помощью прорезей в стандартной прокладке или путем изготовления подходящей прокладки, у которой, несмотря на то, что сечение большей частью соответствует прокладке с прямоугольным сечением, кромка, соответствующая четвертому выступу 109 сечения, прервана или отсутствует.
На внешней периферийной поверхности 110 корпуса 56 втулки имеется кольцевая выточка 111, в которой находится кольцо 112. Кольцо 112 имеет размер, обеспечивающий уплотнение внешней периферийной поверхности 110 кожуха клапана 12 с выемкой 22 в корпусе смесителя 14. Наклон управляющего штока вдоль плоскости, содержащей продольную ось 28, поворачивает шариковый клапан 24 вокруг оси поворота 75 независимо от поворотного положения шарового клапана вокруг оси 28. Кроме того, периферийные концы 62 могут скользить в пазах 68, допуская вращение шарового клапана 24 вокруг оси 28 при повороте управляющего штока вокруг продольной оси 28.
Вращение шарового клапана 24 вокруг оси 28 ограничено положением стопорящих закраин 76, в которые упираются периферийные концы 68. Различные варианты выполнения смесителей могут иметь различные углы поворота, устанавливаемые круговым положением стопорящих закраин 76. Вращением шарового клапана 24, как показано, устанавливается пропорция смешивания и, таким образом, температура смешанной воды на выходе.
В качестве альтернативы или в дополнение к стопорящим закраинам 76 вращение шарового элемента вокруг оси 28 может также ограничиваться радиальными кромками 80, 82, 94 и 86 верхнего отверстия 115 в направляющем копире 120, установленном в верхней выточке 122 вокруг прохода 58 в корпусе 56 втулки, как показано на фигуре 5. Выточка 122 окружена поддерживающим кольцом 126. Штанга 43, примыкая к кромкам 80 - 86, не может продвигаться дальше соответствующих кромок. Кромки 80 и 82 ограничивают диапазон холодной воды, а кромки 84 и 86 ограничивают диапазон горячей воды. Кромки 80-86 допускают поворот шарика вокруг вертикальной оси 28 приблизительно на 90o.
Верхний проход 58 также имеет закругленные кромки 88 и 89, регулирующие диапазон качания штифта 60 вокруг оси 75 от положения "закрытого" до полностью "открытого" положения соответственно.
Втулка монтируется с прокладками 98 и 112, установленными надлежащим образом. Шаровой клапан 24 устанавливается против прокладки 98 и слегка прижимается к ней для получения смещения прокладки 98. Затем через пазы 68 в отверстия 61 в поверхности 29 шарового элемента вставляется штифт 60. Смещение прокладки 98 от нажима шаровым элементом 24 обеспечивает нажим с возникновением сил трения концов 62 штифта на нижнюю поверхность 67 каждого паза 68, что предотвращает выпадение штифта 60. Затем в выточку 122 помещается направляющий копир 120. Копир 120 имеет внешний тонкий фланец 123, который запрессовывается или обжимается в выточке 122. Собранная втулка 26 является независимым узлом, который может продаваться отдельно в качестве запасной части для установки в смеситель 10 при ремонте.
Собранная втулка 26 помещается в выемку 22 корпуса 14 смесителя. Шпонка 72 обеспечивает правильное расположение втулки 26 в выемке, а выступ 130 обеспечивает правильное вертикальное положение втулки 26 на соответствующей поверхности 132 корпуса смесителя 14. Затем на кольцевой фланец 70 навинчивается крышка 16, причем между втулкой 26 и крышкой 16 помещается волнистая пружина/кольцо 135, прижимающая втулку 26 вниз к поверхности 132.
Минимальный вертикальный зазор между концами 62 штифта 60 и кромками пазов 68 предотвращает вертикальное перемещение шарового клапана 24 относительно кожуха 12 клапана и корпуса 56 втулки. В результате управляющий шток не проявляет какой-либо нестабильности и не вызывает ощущения "рыхлости", когда шарик поворачивается в двух описанных направлениях.
При использовании уплотнительной прокладки и втулки, описанных до сих пор, в некоторых условиях сила трения между прокладкой 98 и шаровым клапаном 24, особенно когда давление в камере 101 понижено или отсутствует, может чрезмерно понизиться, при этом не обеспечивается достаточная устойчивость регулирующей ручки смесителя, которая может сдвигаться под воздействием веса ручки или от минимального внешнего воздействия. Это особенно может отмечаться, когда применяются большие и более тяжелые декоративные ручки 43 или удлиненные увеличенные ручки, предназначенные для использования людьми, имеющими физические недостатки. Если есть основание опасаться, что может происходить такое непроизвольное смещение ручки, может применяться устройство, показанное на фигурах 9 и 10. В этом варианте осуществления изобретения кольцевой элемент 140 помещается между боковой стенкой 103 кожуха клапана, шаровым клапаном 24 и прокладкой 98. Кольцевой элемент 140 устанавливается под стороной 107, расположенной между выступами 104 и 109. Кольцевой элемент 140 гибко прижимается к шаровому клапану 24 нижней стороной 107 или выступом 109 прокладки 98. Нижний угол 142 по внутреннему диаметру кольцевого элемента 140, лежащий на поверхности шарового клапана 24, тормозит смещение последнего, и эта сила трения дополняет силу трения, создаваемую прокладкой 98, придавая устойчивость ручке 43 смесителя при низком давлении в камере 101 или при его отсутствии. Однако эта сила трения кольца 140 имеет тенденцию к уменьшению при увеличении внутреннего давления из-за давления воды, направленного вверх на нижнюю поверхность 107, которое уменьшает силу, с которой прокладка воздействует на кольцо 140. Таким образом, такое устройство требует компенсации и уменьшения изменений рабочего сопротивления шарового клапана его перемещению, хотя и без компенсации изменений сдерживающего действия прокладки 98, происходящих при изменении давления воды в камере 101. Кольцевой элемент 140 не имеет контакта с боковой стенкой 103 корпуса втулки 56.
Кольцевой элемент 140 в рабочем положении принимает форму усеченного конуса, как показано на фигурах 9 и 10. Кольцо 140 может иметь очертания, показанные на фигуре 11 в незагруженном положении, или оно может быть просто плоским в незагруженном положении, как показано на фигуре 12, и деформируется силами, прилагаемыми к нему, при установке в смеситель. Очевидно, что при установке в вариант выполнения корпуса втулки с плоским дном канавки для установки прокладки, показанный на фигурах 13 и 14, кольцевой элемент 140 может сохранить свою конфигурацию при установке и при работе. В показанном варианте кольцевой элемент 140 имеет по существу прямоугольное сечение, но на практике оно может принимать вид трапеции или другие четырехугольные очертания с его нижним углом 142 по внутреннему диаметру, входящим в контакт с шаровым клапаном 24.
Прокладка 98, как и многие прокладки, применяемые в смесителях, покрывается смазкой. Одна из полезных функций кольцевого элемента 140 состоит в том, что она уменьшает тенденцию к износу прокладки в камере 101, возникающую при снятии слоя смазки с прокладки 98 частью шарового клапана 24. Кольцо снимает смазку с поверхности шарового клапана до того, как эта поверхность опустится ниже кольца 140 в камеру 101, заполненную водой.
Кольцо 140, кроме описанного выше свойства компенсировать изменение рабочего сопротивления при изменении давления воды, обладает свойством долговременной компенсации рабочего сопротивления. По мере износа угла 142 при работе производимый им на смеситель дополнительный эффект рабочего сопротивления уменьшается. Это дает преимущество, поскольку другие детали смесителя (в особенности - трубчатые уплотнительные кольца 25 из эластомера) имеют тенденцию к увеличению их собственного рабочего сопротивления при продолжительном использовании из-за постепенной потери слоя смазки или антифрикционного покрытия, нанесенного на них. Таким образом, постепенное уменьшение рабочего сопротивления, создаваемого кольцевым элементом 140, со временем компенсируется постепенным увеличением рабочего сопротивления в самом смесителе. Необходимо отметить, что полезному действию, производимому кольцевым элементом 140, предотвращающему удаление смазки с кольцевой прокладки 98, не вредит износ контактного покрытия 144 кольцевого элемента и шарового клапана 24.
Как показано на фигуре 15, шаровой клапан 24 и уплотнительная прокладка 98 могут монтироваться в смесителе 150, не имеющем втулки. Смеситель имеет корпус 152 и зафиксированный элемент, выполненный в виде крышки 154. Крышка 154 имеет место установки 156, в которое устанавливается прокладка 98 таким же порядком, как описано выше.
Необходимость наличия большого упругого смещающего регулировочного кольца, предназначенного для прижимания шарикового клапана 24 к подпружиненным уплотнительным элементам 25, устраняется. Уплотнительная прокладка 98 предотвращает протечку воды между поверхностью шарового клапана 24 и корпусом 154 и обеспечивает создание части рабочего сопротивления шарового клапана 24. Кольцо 112 предназначено только для предотвращения протечки между корпусом втулки 56 и корпусом смесителя 14. Положение шарового клапана 24 по вертикали внутри корпуса втулки 56 фиксируется штифтом 60 и пазами 68. Кроме того, наличие регулировочного кольца 160, которое было ранее необходимо для прижимания шарового клапана 24 к уплотнительным элементам 25, становится необязательным.
Кроме того, шаровой клапан 24 монтируется в легко заменяемую втулку 26 без необходимости увеличения общей высоты кожуха клапана 12 по сравнению с известными смесителями с шаровым клапаном. Кроме того, втулка может модифицироваться или быть примененной в стандартном корпусе смесителя 14, используемом в известных вариантах смесителя с шариковым клапаном, если этот шариковый клапан имеет надлежащим образом устроенные входные и выходные отверстия.
Применение изобретения делает возможным использование в смесителях с шаровым клапаном уплотнительной прокладки с квадратным сечением, содержащей доступный на рынке эластомер, который достаточно дешев и оказывает высокое сопротивление деформации. Изобретение позволяет в регулируемой форме уменьшать сопротивление, создаваемое уплотнительной прокладкой 98, и обеспечивает преимущественное уменьшение износа и задирания прокладки путем ограничения сил, прилагаемых к прокладке.
Возможны изменения и модификации без выхода за рамки настоящего изобретения, обозначенные формулой изобретения.
Формула изобретения: 1. Смеситель, имеющий шаровой клапан и верхнюю уплотнительную прокладку, содержащий расположенные в корпусе шаровой клапан, выполненный по меньшей мере с одним впускным отверстием и выпускным отверстием, управляющий шток, соединенный с ручкой управления и перпендикулярно расположенный относительно экваториального сечения шарового клапана, зафиксированный элемент, удерживающий шаровой клапан и выполненный с отверстием для прохождения штока, и уплотняющее средство в виде кольцевой прокладки, расположенной с возможностью уплотнения между шаровым клапаном и зафиксированным элементом, причем прокладка выполнена по меньшей мере с тремя выступами, при этом первый выступ расположен по внешнему диаметру прокладки, второй выступ расположен в верхней части по внутреннему диаметру прокладки, первый и второй выступы поджаты к зафиксированному элементу, а третий выступ расположен по внутреннему диаметру прокладки и поджат к поверхности шарового клапана, расположенной в верхней части между штоком и экваториальным сечением шарового клапана, причем на поверхность прокладки, расположенную между первым и третьим выступами, воздействует давление воды, отличающийся тем, что первый и третий выступы кольцевой прокладки размещены по окружности поперечного сечения примерно на 90o от второго ее выступа относительно центральной оси сечения.
2. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что уплотнительная прокладка выполнена с четвертым выступом, отделенным от зафиксированного элемента и от шарового клапана, подверженным давлению воды и расположенным по окружности поперечного сечения примерно на 90o от первого и третьего ее выступов.
3. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что зафиксированный элемент выполнен в виде крышки, установленной непосредственно на корпусе.
4. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что зафиксированный элемент выполнен в виде втулки, установленной в корпусе.
5. Смеситель по п.4, отличающийся тем, что зафиксированный элемент выполнен с кольцевой канавкой вокруг отверстия для прохождения штока, уплотнительная прокладка расположена в упомянутой канавке, причем первый и второй выступы прокладки прилегают к стенкам канавки.
6. Смеситель по п.5, отличающийся тем, что дно упомянутой канавки выполнено скошенным с образованием острого угла с ее внутренней стенкой.
7. Смеситель по п.5, отличающийся тем, что на наружной стенке упомянутой канавки выполнено поднутрение, образующее боковую поверхность зафиксированного элемента.
8. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что со стороны поверхности уплотнительной прокладки, подверженной давлению воды, установлен кольцевой элемент с возможностью смещения уплотнительной прокладкой до контакта его внутренней кромки с шаровым клапаном.
9. Смеситель по п. 8, отличающийся тем, что уплотнительная прокладка выполнена с четвертым выступом, отделенным от зафиксированного элемента и от шарового клапана, поджатым давлением воды и расположенным по окружности поперечного сечения примерно на 90o от первого и третьего ее выступов с возможностью поджатия к кольцевому элементу и смещения кольцевого элемента до контакта с шаровым клапаном.
10. Смеситель по п.8, отличающийся тем, что кольцевой элемент выполнен с четырехугольным сечением и имеет плоскую форму в ненагруженном состоянии.
11. Смеситель по п.10, отличающийся тем, что кольцевой элемент выполнен в виде усеченного конуса при воздействии уплотнительной прокладкой на него смещающей силой, при этом кромка его внутреннего диаметра прижата к шаровому клапану.
12. Смеситель по п.8, отличающийся тем, что кольцевой элемент выполнен с четырехугольным сечением и в виде усеченного конуса в ненагруженном состоянии, а кромка его внутреннего диаметра прижата к шаровому клапану.