Умывальник, его крышка-клапан (варианты) и узел для его подвешивания
Изобретение относится к санитарно-гигиеническому оборудованию. Умывальник содержит герметичную пластиковую емкость, сопрягаемую с его горлышком крышку-клапан со сливным отверстием и размещенный в сливном отверстии с возможностью вертикального перемещения шток с клапаном в верхней части, узел для подвешивания емкости из гибкого материала, охватывающий ее горлышко, боковую поверхность и днище. Крышка-клапан снабжена дополнительным впускным отверстием диаметром d=1,5-5 мм, размещенным выше нижнего обреза сливного отверстия на торце крышки, либо на боковой поверхности крышки на расстоянии L, определяемом из соотношения L>(24-4d) мм. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции, сборки и эксплуатации умывальника и взаимозаменяемость сосудов. 4 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к санитарно-техническому оборудованию и может быть использовано для мытья рук и лица на дачных участках, в гаражах, в полевых условиях, например, охотниками и геологами, в путешествиях туристами и автотуристами.
В последнее время в связи с массовым выпуском бытовых пластиковых сосудов - бутылок и бутылей различной емкости с прохладительными напитками, питьевой и минеральной водами - наблюдается тенденция вторичного использования освободившихся сосудов. В частности, разработаны конструкции умывальников, использующие эти сосуды с соответствующей доработкой.
Известен умывальник с клапаном, устанавливаемым в пластиковых бутылках из-под напитков (см. патент РФ №2171615, кл. А 47 К 1/00, 2001).
Известный умывальник содержит емкость - пластиковую бутылку, у которой на дне вырезано отверстие, а на горлышке установлена крышка с клапаном - пропускным блоком. Клапан выполнен в виде эластичной шайбы, закрепленной на верхнем конце подвижного штока между двумя жесткими элементами и контактирующей с острыми кромками седла. Под седлом в корпусе крышки имеется углубление, полость которого сообщается через проходные каналы с атмосферой под умывальником. При поднятии штока налитая сверху через отверстие в днище вода из емкости через клапан заполняет углубление и далее через проходные каналы вытекает наружу.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится его конструктивная и эксплуатационная сложность, необходимость переделки пластиковой бутылки с утратой ее первоначального назначения.
Известен умывальник (см. патент РФ №2178664, кл. А 47 К 1/00, 2002), содержащий емкость в виде пластиковой бутылки с отверстием в днище и крышкой-клапаном. Узел для подвешивания умывальника выполнен в виде последовательно установленных в отверстии в днище бутылки съемной чеки, прокладки и винта с рымболтом. Бутылку, предварительно герметизируя днище с помощью прокладки, заполняют водой через горлышко, переворачивают, разгерметизируют, подвешивают, например, на сук дерева и умывальник готов к работе. В герметичном состоянии известную емкость можно использовать для хранения и транспортировки жидкости.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится его конструктивная и эксплуатационная сложность, необходимость переделки пластиковой бутылки, нарушающая ее герметичность.
Известен также умывальник с крышкой-клапаном (изделие ООО “Интерпласт” г.Санкт-Петербург, ТУ 2293-003-46922236-2002), который по совокупности признаков, кроме узла для подвешивания, является наиболее близким аналогом заявляемых изобретений - умывальника и крышки-клапана. Аналоги заявляемого узла для подвешивания умывальника не обнаружены.
Известный умывальник (фиг.1) содержит пластиковую емкость для воды - 5-8-ми литровую пластиковую бутыль (баллон) от питьевой воды с отверстием в днище, сопрягаемую с горлышком бутыли крышку со сливным отверстием и размещенным в сливном отверстии с возможностью вертикального перемещения штоком с клапаном в верхней части, а также узел для подвешивания умывальника.
Крышка-клапан содержит корпус в виде сопрягаемого с горлышком емкости стакана со сливным патрубком на торцевой стенке и размещенный в сливном отверстии патрубка с возможностью перемещения шток с клапаном в верхней части.
В качестве узла для подвешивания умывальника используется ручка бутыли, закрепленная в прорези вблизи днища на боковой поверхности бутыли.
Потребители приобретают крышку-клапан, а умывальник изготавливают самостоятельно. У пластиковой бутыли в днище необходимо вырезать отверстие, вблизи днища на боковой поверхности сделать прорезь, снять с горлышка бутыли ручку, через отверстие в днище ввести ручку внутрь бутыли и вывести ее через прорезь наружу, оставляя кольцо у ручки внутри бутыли. Навинтить крышку с клапаном на горлышко и повесить умывальник за ручку на вертикальную опору. В бутыль через отверстие в днище наливают воду и умывальником можно пользоваться.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, является относительная сложность, вызванная необходимостью переделки бутыли, не исключающая появления неисправимого брака. Бутыль при этом утрачивает свое первоначальное назначение. В походных условиях при отсутствии приемлемых источников воды необходимо иметь ее запас в других емкостях, а также иметь заранее изготовленный умывальник.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является упрощение конструкции, сборки и эксплуатации умывальника, составным элементом которого является пластиковый сосуд, обеспечение взаимозаменяемости сосудов.
Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемой группы изобретений, заключается в обеспечении возможности использования в конструкции умывальника пластиковых сосудов без их переделки.
Указанный технический результат достигается при осуществлении заявляемой группы однообъектных изобретений, образующих единый изобретательский замысел и представляющих собой целое устройство и его части, одна из которых - крышка-клапан имеет два варианта для каждого из двух типоразмеров горлышек пластиковых сосудов.
Части умывальника являются самостоятельными объектами охраны, поскольку могут выпускаться, и отчасти выпускаются (см. фиг.1), как самостоятельные изделия, целое же устройство изготавливает и собирает потребитель.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в заявляемом умывальнике, содержащем пластиковую емкость, сопрягаемую с ее горлышком крышку–клапан со сливным отверстием, размещенный в сливном отверстии с возможностью вертикального перемещения шток с клапаном в верхней части и узел для подвешивания емкости, в отличие от известного умывальника, емкость выполнена герметичной, а крышка–клапан снабжена дополнительным - впускным отверстием диаметром d=1,5-5 мм, размещенным выше нижнего обреза сливного отверстия или на торце крышки на расстоянии не менее 6 мм, или на боковой поверхности крышки на расстоянии L, определяемом из соотношения L>(24-4d) мм, при этом емкость может быть снабжена бандажом из жесткого материала, охватывающим боковую поверхность емкости в области середины ее образующей.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в первом варианте крышки-клапана заявляемого умывальника с герметичной емкостью, содержащем корпус в виде сопрягаемого с горлышком емкости стакана со сливным патрубком на торце и размещенный в сливном отверстии патрубка с возможностью перемещения шток с клапаном в верхней части, в отличие от известной крышки-клапана, ее торец снабжен дополнительным - впускным отверстием диаметром 1,5-5 мм, а нижний обрез сливного отверстия патрубка размещен ниже дополнительного впускного отверстия не менее чем на 6 мм, при этом диаметр впускного отверстия, равный 2-3 мм, является предпочтительным, а впускное отверстие может быть снабжено отрезком капилляра длиной 5-10 мм.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается также тем, что во втором варианте крышки-клапана заявляемого умывальника с герметичной емкостью, содержащем корпус в виде сопрягаемого с горлышком емкости стакана со сливным отверстием в днище и размещенный в сливном отверстии с возможностью перемещения шток с клапаном в верхней части, в отличие от известной крышки-клапана, ее боковая поверхность снабжена дополнительным впускным отверстием диаметром d=1,5-5 мм, размещенным выше нижнего обреза сливного отверстия на расстоянии L, определяемом из соотношения L=(24-4d) мм, при этом диаметр впускного отверстия, равный 1,5-2 мм, является предпочтительным.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается также тем, что узел для подвешивания умывальника выполнен в виде гибкого кольца, охватывающего боковую поверхность емкости не ниже ее центра тяжести, прикрепленных к кольцу с двух диаметрально противоположных сторон двух гибких петель, охватывающих горлышко емкости с двух противоположных сторон, и охватывающей днище емкости гибкой перемычки, прикрепленной к кольцу своими концами ортогонально местам крепления петель.
На фиг.1 представлено описание наиболее близкого аналога; на фиг.2 изображен заявляемый умывальник с первым вариантом крышки-клапана и узлом для подвешивания; на фиг.3 изображен заявляемый умывальник с бандажом, крышкой-клапаном по второму варианту и узлом для подвешивания; на фиг.4 изображен первый вариант крышки-клапана; на фиг.5 изображен второй вариант крышки-клапана.
Выпускаемые бытовые пластиковые емкости в зависимости от объема имеют два типоразмера голышек и, соответственно, два типа крышек к ним.
Умывальник с крышкой-клапаном по первому варианту (фиг.2) для емкостей пяти и более литров содержит ориентированную днищем вверх герметичную емкость - пластиковую бутыль 1, к горлышку 2 которой прикреплена (фиг.4) крышка в виде стакана 3 со сливным патрубком 4 на торцевой поверхности 5. В сливном отверстии патрубка 4 размещен с возможностью вертикального перемещения шток 6 с клапаном 7 в верхней части. Торцевая поверхность 5 снабжена впускным отверстием 8 диаметром d=1,5-5 мм, относительно которого нижний обрез сливного отверстия патрубка 4 расположен ниже не менее чем на 6 мм.
Узел для подвешивания емкости 1 (фиг.2) содержит гибкое кольцо 9, охватывающее боковую поверхность емкости 1 не ниже ее центра тяжести, прикрепленные к кольцу 9 в местах 10 и 11 с двух диаметрально противоположных сторон две гибкие петли 12 и 13, охватывающие горлышко 2 емкости 1 с двух противоположных сторон, и охватывающую днище емкости 1 гибкую перемычку 14, прикрепленную к кольцу 9 своими концами 15 и 16 ортогонально местам крепления 10 и 11 петель 12 и 13.
Крышка-клапан по второму варианту (фиг.5) для бутылки 17 емкостью два литра и менее также содержит корпус в виде сопрягаемого с горлышком бутылки 17 стакана 18 со сливным отверстием 19 в днище стакана 18 и размещенный в сливном отверстии 19 с возможностью перемещения шток 20 с клапаном 21 в верхней части. Боковая поверхность стакана 18 снабжена впускным отверстием 22 диаметром d=1,5-5 мм, размещенным выше нижнего обреза сливного отверстия 19 на расстоянии L, определяемом из соотношения L>(24-4d) мм.
Предлагаемый умывальник с крышкой-клапаном по первому варианту работает следующим образом.
Надевают на бутыль 1 кольцо 9, охватывают горлышко 2 с противоположных сторон двумя петлями 12 и 13 и заводят перемычку 14 под днище бутыли 1. В бутыль 1 наливают воду, закрывают крышкой-клапаном, переворачивают и подвешивают ее за перемычку 14 в установленном месте. Под весом умывальника концы 15 и 16 перемычки 14 перемещаются вверх и кольцо 9, приобретая замкнутую изломанную форму, плотно охватывает боковую поверхность бутыли 1 выше ее центра тяжести и устойчиво удерживает ее в вертикальном положении.
Для установки умывальника на вертикальную опору перемычку 14 смещают в сторону.
Давление, создаваемое находящимся в бутыли 1 столбом воды уравновешивается атмосферным давлением, действующим через впускное отверстие 8, и противодавлением, создаваемым разреженным воздухом в верхней части бутыли 1 над водой. Выбранный диаметр впускного отверстия 8 за счет поверхностного натяжения создает силу капиллярного давления и препятствует поступлению воздуха в бутыль 1. Для уменьшения непроизводительных потерь воды емкость целесообразно наполнять полностью, оставляя минимальный объем воздуха над поверхностью воды.
Экспериментально было установлено, что из наполненных водой перевернутых крышкой вниз емкостей с жесткими стенками при наличии воздуха в верхней части и отсутствия продольных колебаний в объеме воды после установления равновесия вода самопроизвольно гарантированно не вытекает, если диаметр отверстия, находящегося на торце крышки, не более 5 мм.
При поднятии штока 6 с клапаном 7 вода поступает в сливное отверстие патрубка 4, нижний обрез которого расположен ниже впускного отверстия 8. Столб жидкости, наполнивший сливное отверстие патрубка 4, уменьшает противодавление, при этом равновесие противоположно направленных давлений нарушается и в бутыль 1, преодолевая силу поверхностного натяжения, из впускного отверстия 8 начинает поступать воздух, который, замещая воду в емкости 1, обеспечивает ее вытекание из сливного отверстия патрубка 4. При закрытии клапана 7 равновесие давлений восстанавливается, и вытекание воды прекращается.
Экспериментально было установлено, что для гарантированного поступления воды из сливного отверстия патрубка 4 его нижний обрез должен находиться ниже впускного отверстия 8 не менее чем на 6 мм, верхний же предел выбирается из конструктивных соображений.
Также экспериментально было установлено, что впускное отверстие 8 диаметром менее 2 мм существенно ограничивает объем воздуха, поступающего в бутыль 1, и, тем самым, ограничивает расход вытекающей из умывальника воды.
Если же впускное отверстие 8 выполнено диаметром 4 мм и более, то при опускании клапана 7 имеет место одноразовое выплескивание воды из впускного отверстия 8. Это можно объяснить тем, что при опускании клапана 7 после поднявшихся из толщи воды последних воздушных пузырей равномерно снижающийся уровень воды резко останавливается, создавая ее продольное волновое колебание - как раз и вызывающее это одноразовое технически неэстетичное выплескивание.
Скорость снижения уровня воды зависит от ее расхода и площади поперечного сечения емкости. При диаметре впускного отверстия 8, равном 2-3 мм, величина расхода воды приемлема, а выплескивание практически отсутствует.
Снабжение впускного отверстия 8 отрезком капилляра 23 (фиг.4) позволяет формировать пузыри воздуха меньшего объема и одновременно демпфировать обратное движение воды через впускное отверстие 8, исключая упомянутое выплескивание.
Длину отрезка капилляра 23 целесообразно выбирать в пределах 5-10 мм, хотя верхний предел практически не критичен и может выбираться из конструктивных соображений.
При вытекании воды из пластиковых емкостей, у которых боковые стенки не имеют достаточной жесткости, емкости деформируются, поскольку воздух из впускного отверстия 8 или 22 не поступает в емкость и не может заместить вытекающую воду. Хотя эта деформация не влияет на работоспособность умывальника, однако это также технически не эстетично.
Для исключения деформации на боковую поверхность емкости следует надеть бандаж 24 (фиг.3) из жесткого материала, охватывающий боковую поверхность емкости в области середины ее образующей и жестко фиксирующий форму поперечного сечения емкости. В качестве бандажа может быть использовано, например, кольцо из металла или несколько витков жесткой проволоки.
Достаточной жесткостью обладают некоторые бутыли емкостью пять литров и практически все бутылки емкостью менее одного литра. В случае, если для умывальника будет использоваться новая наполненная водой емкость, то, поскольку жесткость стенок ее боковой поверхности неизвестна, целесообразно сразу же воспользоваться бандажом.
Предлагаемый умывальник с крышкой-клапаном по второму варианту работает следующим образом.
В наполненном водой и установленном в рабочее положение умывальнике давление столба воды при закрытом клапане 21 (фиг.5) также уравновешивается атмосферным давлением, действующим через впускное отверстие 22, и противодавлением, создаваемым разреженным воздухом в верхней части бутылки 17 над водой. Выбранный диаметр впускного отверстия 22 за счет поверхностного натяжения создает силу капиллярного давления, препятствующую поступлению воздуха в бутылку 17.
Известно, что сила поверхностного натяжения на границе раздела двух сред - твердого тела и смачивающей его жидкости - создает капиллярное давление, величина которого обратно пропорциональна диаметру капилляра (отверстия), т.е. чем меньше диаметр, тем больше давление.
Было установлено (см. патент РФ №2204158), что сила капиллярного давления в отверстии на боковой стенке емкости с герметичной верхней частью уравновешивается столбом жидкости, высота которого L и диаметр отверстия d в пределах 1,5-5 мм находятся в следующей зависимости: L=(24-4d) мм.
Если впускное отверстие 22 разместить на боковой поверхности стакана 18 выше нижнего обреза сливного отверстия 19 на расстоянии L>(24-4d) мм, то при открытии клапана 21 воздух, преодолевая силу поверхностного натяжения, будет проникать в емкость и замещать вытекающую воду.
Экспериментально было установлено, что при диаметре впускного отверстия 22, равном 2,5 мм и более, в крышке-клапане у емкостей два и менее литров также имеет место одноразовое выплескивание воды из впускного отверстия 22.
При диаметре впускного отверстия 22, равном 1,5-2 мм, величина расхода воды приемлема, а выплескивание практически отсутствует.
Таким образом, видно, что приведенные выше сведения подтверждают возможность осуществления заявляемого изобретения, достижения указанного технического результата и решения поставленной задачи.
1. Умывальник, содержащий пластиковую емкость, сопрягаемую с ее горлышком крышку-клапан со сливным отверстием, размещенный в сливном отверстии с возможностью вертикального перемещения шток с клапаном в верхней части и узел для подвешивания емкости, отличающийся тем, что емкость выполнена герметичной, а крышка-клапан снабжена дополнительным - впускным - отверстием диаметром d=l,5-5 мм, размещенным выше нижнего обреза сливного отверстия на торце крышки на расстоянии не менее 6 мм или на боковой поверхности крышки на расстоянии L, определяемом из соотношения L>(24-4d) мм.
2. Умывальник по п.1, отличающийся тем, что емкость снабжена бандажом из жесткого материала, охватывающим боковую поверхность емкости в области середины ее образующей.
3. Крышка-клапан умывальника с герметичной емкостью, содержащая корпус в виде сопрягаемого с горлышком емкости стакана со сливным патрубком на торце и размещенный в сливном отверстии патрубка с возможностью перемещения шток с клапаном в верхней части, отличающаяся тем, что торец крышки-клапана снабжен дополнительным - впускным - отверстием диаметром 1,5-5 мм, при этом нижний обрез сливного отверстия патрубка размещен ниже дополнительного впускного отверстия не менее чем на 6 мм.
4. Крышка-клапан по п.3, отличающаяся тем, что диаметр впускного отверстия, равный 2-3 мм, является предпочтительным.
5. Крышка-клапан по п.3 или 4, отличающаяся тем, впускное отверстие снабжено отрезком капилляра длиной 5-10 мм.
6. Крышка-клапан умывальника с герметичной емкостью, содержащая корпус в виде сопрягаемого с горлышком емкости стакана со сливным отверстием в днище и размещенный в сливном отверстии с возможностью перемещения шток с клапаном в верхней части, отличающаяся тем, что боковая поверхность стакана снабжена дополнительным - впускным - отверстием диаметром d=1,5-5 мм, размещенным выше нижнего обреза сливного отверстия на расстоянии L, определяемом из соотношения L>(24-4d) мм.
7. Крышка-клапан по п.6, отличающаяся тем, что диаметр впускного отверстия, равный 1,5-2 мм, является предпочтительным.
8. Узел для подвешивания умывальника, отличающийся тем, что он содержит гибкое кольцо, охватывающее боковую поверхность емкости не ниже ее центра тяжести, прикрепленные к кольцу с двух диаметрально противоположных сторон две гибкие петли, охватывающие горлышко емкости с двух противоположных сторон, и охватывающую днище емкости гибкую перемычку, прикрепленную к кольцу своими концами ортогонально местам крепления петель.
