Устройство крана
Группа изобретений относится к сантехнической арматуре, в частности к водопроводным кранам, и предназначена для управления расходом жидкости. Устройство крана для подачи жидкости под давлением, например воды, состоит из выпускного элемента, предпочтительно излива, и запорного механизма. Выпускной элемент имеет начальное положение (А). В этом положении (А) течение жидкости через выпускной элемент закрыто. Запорный механизм выполнен так, что выпускной элемент, когда подвергается воздействию внешней силы в определенном первом направлении, устанавливается автоматически в открытое положение (В). В этом положении (В) через выпускной элемент проходит поток жидкости. Когда указанная сила больше не приложена, указанный выпускной элемент возвращается в свое начальное положение (А) с помощью самовозвратного средства. Запорный механизм (20; 110; 210; 310), кроме того, устроен так, что когда выпускной элемент (10; 100; 200; 300) подвергается воздействию силы во втором направлении, отличном от указанного первого направления, он свободно удерживается в фиксированном положении (С), позволяя струе течь. Имеется также способ подачи жидкости под давлением посредством устройства крана. Группа изобретений направлена на упрощение конструкции крана и способа и повышение удобства эксплуатации крана. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 10 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к кранам для подачи жидкости под давлением согласно вводной части пункта 1 формулы изобретения. Данное изобретение также относится к способу подачи жидкости под давлением посредством устройства крана согласно вводной части пункта 20 формулы изобретения.
Известный уровень техники
Целый ряд разнообразных кранов, преимущественно водопроводных кранов, известен из уровня техники, предоставляя различные технические способы для управления расходом жидкости. Что касается водопроводных кранов, то наиболее общим типом были краны, использующие и холодную, и горячую воду. В прошлом такие краны имели отдельные распределители водной системы в виде регуляторов расхода воды или запорных вентилей, которые управлялись по отдельности для подачи или остановки воды через излив устройства крана. Позднее были разработаны краны с одним регулятором расхода воды, чтобы исключить использование двух отдельных регуляторов расхода воды и облегчить регулировку температуры воды. В случаях, описанных выше, регуляторы расхода воды, как правило, располагаются рядом с изливом крана, но оставаясь отдельно от него. Традиционные краны требуют задействование обеих рук, чтобы открыть водопроводный кран и в то же время подставить стакан или что-либо подобное под выход излива.
По причине возможного загрязнения системы водоснабжения заинтересованность в получении очищенной или отфильтрованной воды возросла за последние годы. Как результат, была развита значимая отрасль промышленности по обработке воды для обеспечения людей очищенной или отфильтрованной водой. Различные типы фильтрационных устройств были созданы для гарантирования поставки воды высокого качества потребителям в дома и на предприятия.
Для таких водоочистных устройств были разработаны специальные краны для подачи внешней струи воды для использования потребителями. Такие краны первоначально использовались для подачи только холодной воды высокого качества и в основном не имели такой возможности одновременно для холодной и горячей воды.
Краны современного технического уровня требуют действий, чтобы и открыть, и закрыть водопроводный кран. Проблема возникает, когда пользователь забывает закрыть кран, тогда происходит утечка воды, которая может быть значительной. Кроме того, люди с ограниченными способностями могут иметь трудности в работе с такими кранами. Таким образом, была необходимость в автоматических закрывающихся водопроводных кранах, особенно для подачи воды высокой степени очистки, предпочтительно, чтобы это были устройства, которые позволяли бы струе воды из крана остановиться, если потребитель просто уберет руки от регулятора подачи воды водопроводного крана, и это даже позволило бы потребителю пользоваться одной и той же рукой, чтобы открыть воду и в то же время набрать воду в стакан или что-либо подобное.
Существуют различные типы запорных устройств для подачи разного типа жидкостей, которые отключаются естественным образом или автоматически и которые представлены в кафе, ресторанах, общественных местах или подобных местоположениях, а также частично водопроводные краны, некоторые из которых требуют две руки, чтобы открыть воду и одновременно наливать воду в стакан или что-либо подобное, а некоторыми даже можно пользоваться одной рукой, чтобы открыть кран и налить воду в стакан или что-либо подобное. Такие устройства в основном достаточно сложны и дороги и не пригодны для личного пользования.
US-5,988,593 представляет водопроводный кран с изливом, который контролирует, поступает ли вода из водного смесителя или нет. Излив водопроводного крана в своем обычном исходном положении выполняет свою функцию на запирание подачи через водопроводный кран для общего пользования. Если излив поднят или опущен, вода течет через водопроводный кран благодаря запорному клапану, расположенному внутри излива, и неподвижному основанию, которое удерживает излив в его нижней части.
Недостатком US-5,988,593 является то, что риск протечки между нижней частью излива и внутренней поверхностью неподвижного основания весьма значительный при отклонении излива вверх и вниз и из-за износа уплотнительного кольца, вызванного этими передвижениями. Из-за отклонения излива износ Т-образного запорного клапана также весьма вероятен. Вариант движения вверх и вниз является неестественным, так как в этом случае потребитель должен ”перебороть” силу тяжести, что не является особо интуитивным или удобным для, например, людей с ограниченными способностями. Во время работы с ним нет четкой позиции, то есть излив выполнен в свободной подвижной конфигурации, что делает работу с ним нестабильной, и остается риск протечки воды. К тому же используемый элемент клиновидной формы не обеспечивает хорошего решения для достижения непрерывного течения, так как он не является плавным в обращении, т.е. необходимо опустить излив вниз, что может вызвать трудности, если он не идет плавно, и затем заклинен между элементом основания и изливом для того, чтобы закрепить излив в положении непрерывного течения. Есть также риск того, что элемент клиновидной формы там застрянет, а также риск того, что элемент клиновидной формы соскользнет вниз, когда этого не предполагалось, вызвав непреднамеренное течение воды.
US-4,356,998 представляет закрывающийся автоматически запорный клапан с поворотным сливным патрубком, который поддерживается в корпусе клапана за счет опоры шарового шарнирного типа и который, когда принудительно отклонен, отводит пластинчатый клапан под действием давления от гнезда входного клапана в корпусе. Пластинчатый клапан включает в себя радиальное или осевое выступающее уплотнительное кольцо, зажатое или вулканизированное по месту, или же гнездо клапана является частью эластичной вставки посадочного места. Эластичный, уплотняющий и гасящий колебания элемент взаимодействует с поворотным сливным патрубком.
Недостатком US-4,356,998 является то, что он не подходит для наполнения больших емкостей, так как он имеет только закрывающийся автоматически запорный клапан, на который надо воздействовать внешним усилием в течение всего процесса наполнения, что не удобно при наполнении больших емкостей и даже вполне ограниченных по размерам емкостей. Кроме того, большая гладкая герметизируемая поверхностная зона является причиной того, что это решение чувствительно к деформации уплотнительного материала, и протечки являются результатом после недолгого срока эксплуатации. В рабочем положении внешние усилия не приложены к уплотнительной прокладке, что может явиться причиной протечки через излив в закрытом положении (капающий кран). Далее, если попытаться пустить течение воды через кран, предполагается, что пользователь нажмет на конец излива, и это действие может заставить излив повернуться вокруг своей оси, вместо ожидаемого наклона, что оставит кран в закрытом состоянии.
ЦЕЛИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цель данного изобретения - предоставить устройство крана для подачи жидкости, которое очень легко и удобно в обращении.
Другая цель данного изобретения - это предоставить способ для подачи жидкости, который очень легок и удобен.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Эти и другие цели, видимые из дальнейшего описания, достигнуты с помощью крана, относящегося к типу, изложенному во введении, и который вдобавок обладает особенностями, описанными в отличительных чертах пунктов 1 и 20 формулы изобретения. Предпочтительное конструктивное исполнение изобретенного водопроводного крана представлено в прилагаемых пунктах 2-19, 21-22 формулы изобретения.
Преимуществом данного изобретения согласно пункту 1 формулы изобретения является то, что оно предлагает два назначения: четкое и устойчивое положение для управляемого одной рукой, закрывающегося автоматически действия на открытие, такое, что кран естественным образом, или автоматически, закрывается, когда человек прекращает пользоваться водопроводным краном, таким образом делая управление очень легким и равномерным; стакан может быть наполнен водой очень быстро и легко, более того, четкое и устойчивое положение открытого зафиксированного положения для непрерывного течения воды через кран таково, что большие емкости, такие как кувшины, могут быть легко наполнены. Люди с ограниченными способностями, имеющие трудности с открытием и закрытием традиционных кранов, могут успешно пользоваться этим краном. Для открытия и закрытия крана используется сам излив, и, таким образом, нет необходимости в запорных вентилях, рычагах или больших запорных корпусах, что способствует тому, чтобы сделать излив маленьких размеров, что экономит материал и пространство под установку, делая устройство крана более универсальным и лучше подходящим, например, для различных кухонный дизайнов. Решение с подвижным изливом делает возможным спрятать запорный механизм под простые сплошные внешние формы изделия, что значительно проще протирать, нежели традиционные краны. К тому же краны дали возможность облегчить пользование очищенной водой детьми.
Предпочтительно, чтобы выпускной элемент, такой как излив, был предназначен для освобождения из фиксированного положения, когда на излив действует сила, по существу обратная второму направлению. Это легкий способ, чтобы закрыть непрерывное течение.
Предпочтительно, чтобы кран имел направляющее средство, предназначенное для направления движения выпускного элемента между указанными положениями. Это делает управление краном еще проще, так как движение между положениями становится более устойчивым.
Предпочтительно, чтобы указанное второе направление было противоположно первому указанному направлению, что в дальнейшем улучшит эксплуатационную пригодность.
Предпочтительно, чтобы выпускной элемент, такой как излив, мог отклоняться, так как это делает его легче в обращении.
Более предпочтительно, если бы выпускной элемент, такой как излив, мог поворачиваться относительно своей оси. Это в дальнейшем улучшит эксплуатационную пригодность, так как будет возможно наливать воду через излив под любым желаемым углом относительно того же угла наклона.
Предпочтительно, чтобы выпускной элемент, такой как излив, был расположен вертикально, так как это просто наиболее удобное расположение с точки зрения пользователя и в результате в дальнейшем улучшит эксплуатационную пригодность.
Предпочтительно, чтобы изобретение в дальнейшем содержало в признаки, описанные в пункте 8 формулы изобретения, сферический модуль упрощает конструкцию, делает движение излива легче и в то же время поддерживает корпус, а указанный корпус защищает сферический модуль и запорный механизм.
Предпочтительно, чтобы прижим уплотнительного устройства был достаточно плотным, чтобы не возникало протечек, чтобы, когда запорный механизм закрыт, жидкость не подтекала через систему каналов, что гарантирует, что никаких протечек не возникнет, когда излив находится в своем начальном закрытом положении. Более предпочтительно, чтобы были предусмотрены герметизирующие элементы в указанном корпусе и они были частью гнезда под сферический модуль. Это гарантирует течение жидкости только по системе каналов, когда излив находится в своем открытом положении. В дальнейшем герметизирующие элементы работают как дублеры уплотнительного устройства, когда излив находится в закрытом положении. Таким образом, обеспечивается двойная герметизация, увеличивая надежность против незначительного риска протечек.
Предпочтительно, чтобы запорный механизм был упруго закреплен перед сферическим модулем, что обеспечивает простую конструкцию, которая надежна и устойчива к износу.
Предпочтительно, чтобы кран также содержал в себе признаки, описанные в пункте 12 формулы изобретения. Это дает возможность контролировать запорный механизм посредством излива, что достаточно надежно. Кроме того, устройство будет легче изготовить.
Предпочтительно, чтобы кран также содержал в себе признаки, описанные в пункте 13 формулы изобретения, что обеспечивает возможность контролировать положения излива, что достаточно надежно. Кроме того, устройство будет легче изготовить.
Предпочтительно, чтобы кран также содержал в себе признаки, описанные в пункте 14 формулы изобретения, что обеспечивает очень простой и надежный путь облегчить закрывающееся автоматически передвижение.
Предпочтительно, чтобы кран также содержал в себе признаки, описанные в пункте 15 формулы изобретения. Направляющий элемент обеспечивает легкий способ направления движения выпускного элемента, то есть излив таков, что он может использоваться только в двух противоположных направлениях, также контролируя угол наклона излива.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Лучшее понимание данного изобретения будет достигнуто после обращения к последующему детальному описанию совместно с сопровождающими чертежами, на которых:
фиг.1 показывает изометрический вид устройства крана согласно данному изобретению в разных рабочих положениях, установленного на раковине;
фиг.2 показывает изображение устройства крана в разобранном виде согласно предпочтительному исполнению данного изобретения;
фиг.3 показывает сечение устройства крана, показанного на фиг.2;
фиг.4 показывает поперечное сечение устройства крана, показанного на фиг.2;
фиг.5а-5с показывают различные виды деталей устройства крана, показанного на фиг.2;
фиг.6а-6с показывают поперечные сечения разных рабочих положений устройства крана, показанного на фиг.2;
фиг.7 схематично показывает изометрический вид устройства крана в разрезе согласно первому альтернативному исполнению данного изобретения;
фиг.8 схематично показывает изометрический вид устройства крана в разрезе согласно второму альтернативному исполнению данного изобретения;
фиг.9 схематично показывает изометрический вид устройства крана в разрезе согласно третьему альтернативному исполнению данного изобретения;
фиг.10 показывает вид сбоку конструктивного исполнения согласно еще одному аспекту данного изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фиг.1 показывает изометрический вид устройства крана согласно данному изобретению в разных рабочих положениях А, В, С. Различные конструктивные исполнения устройства крана согласно данному изобретению предназначены функционировать как кран для подачи жидкости, предпочтительно, но не обязательно, от водяных фильтров и водяных очистительных устройств. Кран включает в себя запорный механизм, который позволяет открывать и закрывать течение воды, и излив. Кроме того, кран содержит средства крепления для установки его на, как, например, показано на фиг.1, раковине или любой другой несущей поверхности.
Как можно увидеть на фиг.1, в запертом положении излив находится в своем начальном положении А. При работе с ним предполагается, что кран управляется в двух направлениях, как показано на фиг.1. Отжимая излив назад, в сторону от пользователя, с помощью стакана или чего-либо подобного, излив будет находиться в своем закрывающемся автоматически положении В, и вода будет течь через излив так долго, сколько долго остается воздействие на излив. Когда стакан или что-либо подобное уберут, то излив автоматически вернется в начальное положение А, то есть самостоятельно выпрямится и, таким образом, перекроет струю воды через излив. Притягивая излив по направлению к пользователю, излив будет передвинут со своего начального положения А и будет удерживаться в определенном положении С, в котором вода будет течь из излива, даже если воздействие на излив убрали, и излив должен быть закрыт вручную, то есть излив функционирует как включатель-выключатель. Фиксированное положение С предполагается использовать, когда наполняют большие емкости. Кроме того, излив может поворачиваться на 360°, что облегчает пользование, согласно вышесказанному, на бесконечном количестве углов поворота.
На фиг.2-6 показаны разные виды устройства 1 крана согласно предпочтительному конструктивному исполнению данного изобретения. Устройство 1 крана включает в себя выпускной элемент 10, предпочтительно излив 10, запорный механизм 20, корпус 50, где расположен указанный запорный механизм 20 внутри корпуса 50. Входной участок 12 выпускного элемента 10 радиально расширяется наружу, образуя фланцевый участок 14. Фланцевый участок 14 соединен с корпусом, свободно вращаясь и наклоняясь относительно него. Корпус 50 предпочтительно имеет круглую форму.
Запорный механизм 20 включает в себя в основном сферический модуль, или элемент наподобие шара 22, имеющего систему каналов 23, проходящую сквозь него, с отверстиями 23а, 23b, 24, стержень 26, объединенный с шаром 22, и подпружиненный запорный клапан 30. Стержень 26 объединен с шаром 22 таким образом, что они образуют единую часть, где участок 28 стержня 26 проходит от шара в направлении против течения. Другой вариант, стержень мог бы быть отдельной частью, где участок 15 стержня 26 завинчен в шар, а оставшаяся часть 28 выступает из шара в направлении против течения. Конечный участок 26а стержня является предпочтительно шариком, подвижно закрепленным относительно своего центра в стержне 26. Выше по течению, перед конечным участком 26а стержня 26, внутри входной части 50а корпуса 50, установлен запорный клапан 30. Запорный клапан 30 состоит из упругого элемента 32, предпочтительно спиральной пружины 32, установленной на бортике 34, предпочтительно кольцевой формы, уплотнительного кольца 36, установленного перед бортиком по течению, запирающего модуля 38.
Запирающий модуль 38 состоит из детали 39, расположенной на входе, соединенной с дальней частью 32а пружины 32 и вытянутой по течению деталью 40, которая заходит в центр детали 39. Предпочтительно, чтобы деталь 40 была болтовым элементом с шляпкой 40а и резьбовым участком 40b, который завинчен в деталь 39. Шляпка 40а болтового элемента 40 расположена перед уплотнительным кольцом 36, и вытянутая часть 40b болта проходит через уплотнительное кольцо 36 и бортик 34. Деталь 39 запирающего модуля 38 имеет на своем дальнем конце 39а фаску 39b, предпочтительно в виде воронки или конуса, и торец 39с, или пологую грань 39с. Также предусмотрено множество сквозных отверстий 39d на указанном торце 39с, проходящих через саму деталь запирающего модуля 38 в направлении по/против течения и предназначенных для прохода через них жидкости, когда запорный клапан 30 находится в открытом положении.
Когда кран 1 закрыт, стержень 26 находится в контакте с центральной частью 39b-1 воронкообразного углубления 39b благодаря пружине, которая поджимает запирающий модуль 38 в направлении по течению. В этом закрытом положении передний участок детали 40 запирающего модуля 38, то есть болтового элемента 40, а точнее, шляпки 40а болтового элемента, поджимается к уплотнительному кольцу 36, закрывая отверстие, через которое жидкость, предпочтительно вода, должна поступать, не допуская протечки.
Корпус 50 имеет в основном Т-образную форму и предпочтительно круглое сечение. Корпус 50 также состоит из наружной стенки 52, проходящей в направлении течения от края задней стороны 50b Т-образного корпуса 50, указанная стенка находится в подвижном контакте с фланцевым участком 14 излива 10. Корпус 50 также имеет внутреннюю стенку 54, проходящую в направлении течения от задней стороны 50b Т-образного корпуса 50, будучи немного выше внешней стенки 52. Внутренняя стенка 54 образует полость, в которой помещен шар 22. Внутренняя сторона 55а дальнего участка 55 внутренней стенки 54 выполнена с резьбой. Замыкающий элемент 56, предпочтительно резьбовая гайка 56, крепится к дальнему участку 55 внутренней стенки 54, образуя камеру с отверстием 58 на дальней стороне, с шаром 22, находящимся в камере. Шар 22 имеет трубчатую выступающую часть 22а, имеющую меньший диаметр, чем шар. Шар 22 расположен в камере таким образом, что выступающая часть 22а выступает по направлению течения через отверстие 58 в камере и через входной участок 12 излива 10, где он жестко и туго закреплен, не допуская протечек.
В камере, плотно окружающей шар 22, установлены уплотнители с низким коэффициентом трения 60, 61, предпочтительно тефлоновые пластины, таким образом, чтобы шар 22 мог вращаться и отклоняться в камере, а камера, таким образом, оставалась герметичной. Это значит, что центр шара 22 зафиксирован в одном и том же положении, т.е. шар 22 не может двигаться вверх, вниз или в стороны относительно своего центра, но может свободно вращаться относительно своей оси, и ось шара 22 может быть наклонена от своего центра. Шар 22 функционирует как подшипник запорного механизма 20 и как центральная точка подвеса.
Фиг.5а-с показывают направляющий элемент 15 устройства крана в различных видах. Направляющий элемент 15 изнутри совмещен с фланцевым участком 14 излива 10. Направляющий элемент 15 предпочтительно образует часть внутреннего фланцевого участка 14, таким образом имея кольцевую форму или пустотелую цилиндрическую форму. Направляющий элемент 15 выполнен как выступ, предпочтительно имеющий V-образную форму, то есть нижняя часть направляющего элемента обрезана таким образом, что она образует воображаемые плоскости, образуя V, в которой воображаемые плоскости ребра обрываются на противоположных сторонах нижней части направляющего элемента, образуя законцовки 19 на противоположных сторонах. Законцовки 19 расположены в упор к кромке 52а стенки 52 корпуса 50, опираясь на них же. В начальном положении А воображаемые плоскости образуют различные углы α, β по отношению к кромке, предпочтительно 5° и 10°. Законцовки 19, а точнее, форма направляющего элемента 15 не допускает наклон излива 10 в любое иное направление, кроме как к или от выходного отверстия излива 10, и, таким образом, направляя излив 10 так, чтобы его можно было двигать только в двух противоположных направлениях. Направляющий элемент 15 имеет первый участок 16, работающий как блокирующий элемент 16, позволяющий небольшие отклонения излива, например 5°, и второй участок 17, который позволяет большие отклонения излива, например 10°. Другими словами, направляющий элемент 15 имеет четыре точки опоры, или поверхности опоры, это первый участок 16, поддерживающий излив в положении В, второй участок 17, поддерживающий излив в положении С, и пара законцовок 19, поддерживающие излив в положении А и во время движения по направлению к В или С и не допускающие отклонение в любом другом направлении, кроме тех, что строго между положениями В и С.
Когда шар 22 находится в своем начальном положении А, то есть излив находится в вертикальном положении, вода заперта и не течет в излив, как показано на фиг.6с. Когда излив смещен со своего начального положения, то есть наклонен, стержень 26, объединенный с шаром 22, нажимает на запорный клапан 30 в направлении против течения, и благодаря этому перемещению шляпка 40а болтового элемента 40 запорного клапана 30 отходит от уплотнительного кольца 36, и вода начинает течь через отверстие в запорном клапане и продолжает движение через систему каналов 23a, 23b, 24 шара 22 в излив 10, как показано на фиг.6а и 6b.
Если перемещение излива сделано в направлении к пользователю, то есть излив наклонен к пользователю, как показано на фиг.6а, с предпочтительным наклоном в примерно 10°, направляющий стержень 26 остановится, опираясь, то есть удерживаясь, на торце 39с запирающего модуля 38, указанный торец 39с образует кромку с фаской 39b. Отклонение определяется углом β, образованным между положением второго участка 17 направляющего элемента 15 и кромкой 52а. В этом направлении излив удерживается в открытом фиксированном положении С, в котором вода продолжает течь через излив крана 1, когда на излив больше не оказывают воздействия, то есть когда пользователь отпустил излив 10. Легко нажимая на излив 10 в противоположном направлении, направляющий стержень 26 возвращается в свое начальное центральное положение А, в котором давление на запорный клапан 30 ослаблено, и пружина с водным давлением двигает клапан 30 по течению, пока уплотнительное кольцо 36 не будет жестко зажато между шляпкой 40а болтового элемента и бортиком, плотно закрывая зазор, не допуская протечки, и в результате течение воды через излив 10 будет закрыто.
Излив 10 также может быть смещен со своего начального положения А в направлении от пользователя, то есть излив 10 наклонен от пользователя в закрывающееся автоматически положение В, как показано, например, на фиг.6b, наклон предпочтительно составляет примерно 5°, с таким же результатом, как описано выше, за исключением того, что направляющий стержень 26 никогда не достигнет торца 39с из-за первого участка 16 направляющего элемента, работающего как блокирующий элемент 16. Когда излив 10 наклонен от пользователя, блокирующий элемент 16, выполненный так, чтобы коснуться кромки стенки корпуса 52, когда наклон излива 10 достигнет угла, предпочтительно около 5°, делая дальнейшее наклонное движение невозможным. Эта точка касания достигнута до того, как стержень 26 достигнет торца 39с, предотвращая движение излива 10 до положения, которое позволит стержню 26 достигнуть торца 39с. Результатом этого будет то, что как только воздействие на излив 10 прекратили и пользователь отпустит/заберет стакан или что-либо подобное, стержень 26 заставит излив 10 крана вернуться назад в начальное положение А, и движение воды будет закрыто по принципу, описанному выше.
Устройство крана включает в себя средство крепления 64 для установки крана на раковине или чем-либо подобном. Средства крепления предпочтительно состоят из резьбового элемента 66, предпочтительно расположенного на входе корпуса 50, таким образом, чтобы устройство крана могло быть легко прикручено на раковине или чем-либо подобном.
Хотя было рассмотрено несколько ориентаций главной оси излива 10 и запорного механизма 20, предпочтительной ориентацией в запертом положении А является вертикальная.
Фиг.7 схематично показывает изометрический вид в разрезе первого альтернативного исполнения устройства крана согласно данному изобретению. Устройство крана 2 включает в себя выпускной элемент 100, предпочтительно излив 100 (не показан), запорный механизм 110 и корпус 120, где указанный запорный механизм 110 расположен внутри корпуса 120.
Запорный механизм 120 включает в себя поворотный элемент 112, имеющий сферической формы переднюю и заднюю стороны 113, 114, систему каналов Y-образной формы 116, проходящую через главную ось указанного поворотного элемента 112. Выходная часть 117 системы каналов состоит из одного канала 117. В центре дальней стороны 114 поворотного элемента 112 находится предпочтительно в виде трубки отвод 112а, через который проходит одиночный канал 117. Указанный отвод 112а проходит через отверстие 122 на выходе из корпуса 120 и предназначен для неподвижного соединения с изливом. На входе системы каналов 116 одиночный канал 117 расходится на два канала 118, 119, обрываясь на ближней стороне 113 поворотного элемента 112 двумя отверстиями 118а, 119а, отстоящими друг от друга на определенном расстоянии.
Корпус 120 предпочтительно имеет круглое поперечное сечение. Корпус 120 состоит из промежуточной части 123 с поверхностью с низким коэффициентом трения, плотно прижатой к дальней стороне 113 поворотного элемента 112, и входной части 124 с поверхностью с низким коэффициентом трения, плотно установленной напротив дальней стороны 113 поворотного элемента таким образом, чтобы поворотный элемент 112 мог быть отклонен или повернут внутри корпуса 120. Корпус 120 также содержит предпочтительно в форме трубки отвод 126 на входе и тянется в сторону против течения. Указанный трубчатый отвод предназначен для соединения с подводкой воды таким образом, чтобы вода под давлением протекала через него и мимо ближней стороны 113 поворотного элемента 112. Внутренний диаметр трубчатого отвода чуть меньше, чем расстояние между отверстиями 118а, 119а раздельных каналов, настолько, чтобы это было достаточно плотно, чтобы не возникало протечек между входным отверстием 126а трубчатого отвода 126 и ближней стороной 113 поворотного элемента 112 в начальном, запертом, положении А. Поворотный элемент 112 также может поворачиваться вокруг своей главной оси, чтобы таким образом излив мог поворачиваться.
Когда излив под воздействием силы наклоняется, одно из отверстий 118а отдельного канала встречается с отверстием 126а трубчатого отвода 126, и жидкость начинает течь через систему каналов 116 и излив, так что емкость может быть наполнена. На боковой стороне поворотного элемента есть упругое приспособление, такое, что если излив отклонен от пользователя, он автоматически вернется в начальное положение, когда на него больше не давят, то есть когда пользователь отпускает его. Имеется замковый механизм, расположенный на боковой стороне поворотного элемента, такой, что если излив наклонен к пользователю, он закрывается в фиксированном положении С, позволяя струе продолжать течь. В этом положении течение закрывается вручную нажатием излива в противоположном направлении.
Хотя было рассмотрено несколько ориентаций главной оси излива 100 и запорного механизма 110, предпочтительной ориентацией в запертом положении А является вертикальная.
Фиг.8 схематично показывает изометрический вид в разрезе второго альтернативного исполнения устройства крана согласно данному изобретению. Устройство крана 3 состоит из выпускного элемента 200, предпочтительно излива 200 (не показан), запорного механизма 210 и корпуса 220, где указанный запорный механизм 210 расположен внутри корпуса 220.
Запорный механизм 210 включает в себя шароподобный модуль 212 с каналом 214, проходящим через центральную ось модуля. Шар 212 имеет на противоположных сторонах шара вдоль его главной оси отвод 213а, 213b в форме трубки, имеющий меньший диаметр, чем шар. Трубчатые отводы 213a, 213b образовывают часть канала 214. Запорный механизм 210 также состоит из упругого запирающего элемента 216, расположенного перед шароподобным модулем 212 и устроенного так, чтобы в закрытом положении А он плотно, не допуская протечек, закрывал входное отверстие 214а канала 214. Запирающий элемент 216 имеет на поверхности выпуклость 218 в направлении отверстия в канале, или сферический сегмент 218, диаметр которого совпадает с внутренним диаметром канала 214.
Корпус 220 предпочтительно имеет круглую форму. Корпус по существу окружает запорный механизм 210. Внутри корпуса 220, туго окружающего шар 22, установлены уплотнители с низким коэффициентом трения 222, 223, предпочтительно тефлоновые пластины, таким образом, чтобы шар 212 мог вращаться и отклоняться в камере, образованной корпусом и уплотнителями с низким коэффициентом трения 222, 223, а камера была непроницаемой для протечек. Это означает, что центр шара 212 зафиксирован в одном и том же положении, то есть шар 212 не может двигаться вверх, вниз или в стороны относительно своего центра, но может легко вращаться вокруг своей оси, и ось шара может наклоняться относительно своего центра. Корпус 220 имеет отверстие в центре стороны на входе, к которому подведен водный трубопровод. Шароподобный модуль 212 также может вращаться вокруг своей главной оси, чтобы таким образом излив мог поворачиваться.
Когда на излив действует сила таким образом, что он наклоняется, на запирающий элемент 216 действует сила в направлении против течения посредством давления, действующего на сферический сегмент 218, от трубчатого отвода 213b. После этого жидкость может течь по каналу 214 и изливу, чтобы таким образом можно было наполнить емкость. Если излив наклонен в сторону от пользователя, он автоматически вернется, так как упругий запирающий элемент 216 давит на часть кромки от трубчатого отвода 213b, заставляя его скользить назад в закрытое положение А, когда действие силы прекратится, то есть пользователь отпустит его.
Есть замковый механизм, расположенный сбоку шароподобного модуля так, что если излив наклонен к пользователю, он закрывается в фиксированном положении С, позволяя струе продолжать течь. В этом положении течение закрывается вручную нажатием излива в противоположном направлении.
Хотя разные ориентации главной оси излива 200 и запорного механизма 210 были рассмотрены, предпочтительной ориентацией в запертом положении А является вертикальная.
Фиг.9 схематично показывает поперечное сечение второго альтернативного исполнения устройства крана согласно данному изобретению. Устройство крана 4 состоит из выпускного элемента 300, предпочтительно излива 300 (не показан), запорного механизма 310 и корпуса 320.
Запорный механизм 310 включает в себя шароподобный модуль 312, первый и второй микровыключатели 313, 314 и электромагнитный клапан 316. Канал 318 идет по оси через центр шароподобного модуля 312. Шар имеет трубчатый отвод 319 меньшего диаметра, чем шар. Трубчатый отвод 319 образует часть канала 318 и в начальном закрытом положении проходит в направлении по течению.
Корпус 320 предпочтительно имеет круглую форму. Корпус 320 окружает шароподобный модуль 312. Внутри корпуса 320, туго окружающего шар 312, установлены уплотнители с низким коэффициентом трения, предпочтительно тефлоновые пластины, таким образом, чтобы шар 312 мог вращаться и отклоняться в корпусе 320 и был непроницаем для протечек. Это означает, что центр шара 312 зафиксирован в одном и том же положении, то есть шар 312 не может двигаться вверх, вниз или в стороны относительно своего центра, но может легко поворачиваться вокруг своей оси, и ось шара может наклоняться относительно своего центра. На противоположной стороне шара 312, вне корпуса 320, находятся микровыключатели 313, 314, установленные соответствующим образом. Электромагнитный клапан 316 расположен перед корпусом 320. Водный трубопровод подсоединен к устройству крана таким образом, чтобы вода под давлением текла по каналу и изливу, когда электромагнитный клапан 316 открыт.
Когда излив под действием силы отклоняется от пользователя, первый микровыключатель 313 касается электромагнитного клапана 316, и таким образом электромагнитный клапан 316 открывается и вода может течь по изливу, а когда действие силы на излив прекратили, клапан 316 закроется. Когда излив под действием силы наклоняется в сторону к пользователю, то есть в противоположном направлении, второй микровыключатель 314 касается электромагнитного клапана 316, и таким образом электромагнитный клапан 316 открывается и вода может течь по изливу, а когда действие силы на излив прекратили, вода продолжает течь. Если излив вручную отклонили назад в свое начальное положение, электромагнитный клапан 316 закроется посредством второго микровыключателя, и таким образом течение воды остановится.
Хотя были рассмотрены разные ориентации главной оси сливного патрубка 300 и запорного механизма 310, предпочтительной ориентацией в запертом положении А является вертикальная.
Как показано на фиг.1-9, различные конструктивные исполнения хотя и имеют различные технические осуществления, имеют общий принцип работы устройства крана, то есть в управлении одинаковы. В описанных выше конструктивных исполнениях выпускной элемент, то есть излив, служит как управляющее устройство, и, следовательно, запорный механизм может отклоняться с начальным положением А, в котором кран заперт, закрывающимся автоматически положением В, в котором автоматически закрывается, когда больше не находится под воздействием внешней силы, и фиксированным положением С, в котором его необходимо закрыть вручную, чтобы остановить непрерывное течение. Ниже раскрывается еще один аспект данного изобретения, представляя тот же основной принцип работы, но с возвратно-поступательным движением сливного патрубка, то есть излива, все еще работая как активатор, и запорного механизма.
Как альтернативный вариант микровыключателю могут использоваться оптические выключатели с теми же основными функциями.
Фиг.10 показывает вид в поперечном сечении конструктивного исполнения согласно еще одному аспекту данного изобретения. Устройство крана 5 состоит из выпускного элемента 400, предпочтительно излива 400, запорного механизма 410 и корпуса 420, где указанный запорный механизм расположен внутри корпуса 420.
Запорный механизм 410 состоит из поршня 412, расположенного подвижно и асимметрично в корпусе 420, дальней по течению пружины 413, соединенной с дальней стороной 412а поршня 412, ближней по течению пружины 414, соединенной с ближней стороной 412b поршня 412, боковых пружин 415, 416, установленных для приложения силы с противоположных сторон на нижнюю часть поршня 412 с помощью шарикоподобных элементов 417a, 417b, предпочтительно стальных шариков или чего-либо подобного. Центральная часть 412с поршня 412 имеет выпуклость. Поршень 412 также имеет в своей верхней части пару выточек 418a, 418b, расположенных друг напротив друга. Запорный механизм 410 также включает в себя уплотнительное кольцо 419, которое в закрытом положении А плотно окружает поршень 412, не допуская протечек. В дальнейшем поршень соединяется с изливом 400, то есть излив может двигаться по оси или вверх и вниз по течению.
В начальном положении А, то есть в закрытом положении, подача воды в излив 400 перекрыта благодаря тому, что большое уплотнительное кольцо 419 плотно окружает поршень 412, не допуская протечек, и поршень 412 уравновешен между нижней и верхней пружинами 413, 414 в состоянии равновесия, в котором уплотнительное кольцо 419 изолирует проход для жидкости.
Когда на излив 400 подействует сила в направлении потока, поршень 412 передвинется в том же направлении и дальше освободится от уплотнительного кольца 419, позволяя жидкости течь в излив 400. В этом открытом положении В обе пружины 413, 414 нагружены, и как только действие силы прекратится, пружины перетянут поршень назад в начальное положение А, и течение жидкости прекратится, как только уплотнительное кольцо 419 изолирует проход для жидкости.
Когда на излив 400 подействует сила в направлении против потока, поршень 412 передвинется в том же направлении и затем освободится от уплотнительного кольца 419, позволяя жидкости течь в излив 400. Когда поршень 412 передвинется в направлении против течения, два шарика, нагруженные пружинами 417a, 417b, будут вжаты в каждую из двух выточек 418a, 418b в поршне 412 соответственно. В этом положении поршень 412 и, следовательно, излив 400 удерживаются в фиксированном положении С. Усилия пружины, приложенного к шарикам 417a, 417b, достаточно, чтобы удержать поршень 412 и, следовательно, излив 400 в фиксированном открытом положении С. Чтобы освободить излив 400 из фиксированного положения, необходимо приложить противоположную силу, то есть силу по направлению течения, к изливу 400. Когда излив 400 находится в положении С и подвергается воздействию силы, направленной по течению, нагруженные усилием пружин шарики 417a, 417b освободятся из положения в выточках 418a, 418b, и пружины 413, 414 перетянут поршень 412 назад в начальное положение А, и течение жидкости прекратится, как только уплотнительное кольцо 419 изолирует проход для жидкости.
Хотя были рассмотрены разные ориентации главной оси излива 400 и запорного механизма 410, вертикальная ориентация является предпочтительной.
Несмотря на то что устройство крана согласно данному изобретению предназначено функционировать как для подачи воды, предпочтительно от водного фильтра или водоочистительной системы, есть и другие области применения, для которых может подойти устройство крана. Например, его можно присоединить к системе розлива пива так, чтобы оно заменило традиционный пивной краник, и где действие автоматического закрывания удобно для наполнения стаканов, а в фиксированном положении удобно для наполнения больших емкостей, таких как кувшины или им подобных. Устройство крана может также заменить другие системы для розлива напитков, например безалкогольных напитков, соков и так далее. Устройство крана также может быть подключено к душу.
Устройство крана в соответствии с данным изобретением может быть выполнено из любого подходящего материала или их комбинации. Предпочтительно, чтобы излив и наружные детали были изготовлены из такого подходящего металла, как алюминий, нержавеющая сталь или из подобных, и/или с подходящим покрытием, таким как хромирование или что-либо подобное.
Там, где за техническими особенностями, которые упоминаются в любом пункте формулы изобретения, следуют номера позиции, эти номера позиций были вставлены только с единственной целью повысить понимание пункта формулы изобретения, и соответственно, такие порядковые номера не ограничивают интерпретацию каждого элемента, обозначенного, по примеру, такими порядковыми номерами.
1. Устройство крана для подачи жидкости, например воды, под давлением, содержащее выпускной элемент, предпочтительно излив, и запорный механизм, при этом выпускной элемент имеет начальное положение (А), в котором течение жидкости через выпускной элемент закрыто, запорный механизм выполнен так, что когда выпускной элемент подвергается воздействию внешней силы в определенном первом направлении, он устанавливается в закрывающееся автоматически открытое положение (В), позволяя течению проходить через него, и, когда сила больше не приложена, выпускной элемент возвращается в свое начальное положение с помощью самовозвратного механизма, отличающееся тем, что запорный механизм (20; 110; 210; 310; 410) выполнен так, что, когда сливной патрубок (10; 100; 200; 300; 400) подвергается воздействию внешней силы во втором направлении, отличном от первого направления, он свободно удерживается в определенном положении (С), позволяя струе течь.
2. Устройство крана по п.1, отличающееся тем, что выпускной элемент выполнен с возможностью освобождения из положения (С), когда на выпускной элемент воздействует сила, по существу, противоположная второму направлению.
3. Устройство крана по п.1 или 2, отличающееся направляющим средством, предназначенным для направления движения выпускного элемента между указанными позициями (А, В, С).
4. Устройство крана по п.1, отличающееся тем, что второе направление противоположно первому направлению.
5. Устройство крана по п.1, отличающееся тем, что выпускной элемент (10; 100; 200; 300) может отклоняться.
6. Устройство крана по п.1, отличающееся тем, что выпускной элемент (10; 100; 200; 300) может поворачиваться относительно своей оси.
7. Устройство крана по п.1, отличающееся тем, что сливной патрубок (10; 100; 200; 300) располагается вертикально в начальном положении (А).
8. Устройство крана по п.1, отличающееся тем, что запорный механизм (20; 110; 210; 310) содержит по меньшей мере, частично, сферический модуль (22; 112; 212; 312), жестко соединенный с входной частью выпускного элемента, поддерживающий корпус (50; 120; 220; 320) и способный поворачиваться и отклоняться внутри корпуса (50; 120; 220; 320), корпус предпочтительно круглой формы, систему каналов (23; 116; 214; 318), проходящую через указанный сферический модуль, чтобы дать возможность жидкости течь, когда сливной патрубок (10; 100; 200; 300) передвинут в открытое положение (В, С); и запорный клапан (30; 115; 215; 316), открывающийся, когда выпускной элемент передвинут в открытое положение (В, С), и закрывающийся, когда выпускной элемент возвратится в начальное положение (А).
9. Устройство крана по п.8, отличающееся тем, что уплотнительные средства (36; 113a; 218) установлены плотно, не допуская протечек, таким образом, чтобы когда запорный клапан (30; 115; 215; 316) закрыт, жидкость не могла пройти по системе каналов (23; 116; 214; 318).
10. Устройство крана по п.8, отличающееся тем, что уплотнительные элементы (60, 61; 123, 124; 222, 223; 322, 323) предусмотрены в указанном корпусе, и уплотнительные элементы являются частью гнезда под сферический модуль (22; 112; 212; 312).
11. Устройство крана по п.8, отличающееся тем, что запорный клапан (30, 215) установлен, поджимаемый пружиной, перед сферическим модулем (22; 212).
12. Устройство крана по п.8, отличающееся тем, что дальняя по течению поверхность запорного клапана (30, 215) имеет неровную поверхность (39b; 218), которая увеличивается по радиусу от центра к краю, и в которой задняя часть (26а; 213с) вытянутой в сторону против течения втулки (26; 213а) сферического модуля в начальном положении (А) установлена по центру указанной поверхности, и указанная втулка (26, 213а) работает так, что когда сливной патрубок (10; 200) наклонен, втулка наклоняется, задняя часть (39b; 218) втулки (26; 213а) скользит по наклону указанной поверхности, нажимая на подпружиненный клапан (30, 215) в направлении против течения, позволяя жидкости течь по системе каналов (23; 214) и в дальнейшем через выпускной элемент.
13. Устройство крана по п.12, отличающееся неровностью в виде углубления (39b), предпочтительно имеющего воронкообразную форму, и тем, что задняя часть (26а) втулки (26), когда сливной патрубок (10) наклонен в фиксированное положение (С), запирается на торце (39с) поверхности, и что на фланцевом участке (14) выпускного элемента (10) имеется блокирующий элемент (16), выполненный таким образом, чтобы когда сливной патрубок (10) наклонен в закрывающееся автоматически положение (В), задняя часть (26а) втулки удерживается от достижения торца (39с), и задняя часть втулки подвергается воздействию силы от подпружиненного элемента (32) запорного клапана (30), двигающей ее назад в центральную часть углубления (39b), когда внешнее воздействие на выпускной элемент (10) устраняется.
14. Устройство крана по п.13, отличающееся тем, что блокирующий элемент (16) предпочтительно выполнен заодно с фланцевым участком (14) выпускного элемента (10), образуя профиль, выполненный таким образом, что когда выпускаемый элемент (10) наклонен в закрывающееся автоматически открытое положение (А), блокирующий элемент (16) достигает участка корпуса (5), останавливая движение перед тем, как задняя часть (26а) втулки (26) достигнет торца (39с).
15. Устройство крана по п.8, отличающееся тем, что направляющее средство содержит направляющий элемент (15), выполненный заодно с фланцевым участком (14) входной части (12) выпускного элемента, при этом направляющий элемент (15) имеет V-образную конфигурацию, законцовки (19) направляющего элемента (15) находятся в скользящем контакте с кромкой (52а) наружной стенки (52), проходящей в направлении течения, корпус (50), и выполнены таким образом, что когда выпускной элемент находится в начальном положении (А), между первым участком (16) направляющего элемента (15) и кромкой (52а) образуется угол (α), а между вторым участком (17) направляющего элемента (15) и кромкой (52а) образуется угол (β), больший угла (α).
16. Устройство крана по п.8, отличающееся тем, что система каналов (116) расходится на два канала (118, 119), заканчиваясь на верхней стороне сферического модуля (112) двумя отверстиями (118а, 119а), разделенными друг от друга на определенном расстоянии перемычкой (113а), так что, когда выпускаемый элемент (100) находится в своем начальном положении (А), перемычка (113а) перекрывает проток (126а), который расположен перед указанной перемычкой (113а), и когда выпускной элемент (100) наклонен в сторону закрывающегося автоматически положения (В), первое отверстие (118а) располагается напротив протока (126а), позволяя воде течь через систему каналов (116), пока действие внешней силы на выпускной элемент (100) не прекратится, при этом подпружиненный элемент возвращает выпускной элемент (100) назад в начальное положение (А), и когда выпускной элемент (100) наклонен в направлении фиксированного положения (С), второе отверстие располагается напротив протока (126а), и средство для удержания указанного выпускного элемента (100) в фиксированном положении (С), позволяя потоку пройти по системе каналов (116), и выполненное так, чтобы освободиться из фиксированного положения, когда на выпускной элемент действует противоположная сила.
17. Устройство крана по п.8, отличающееся тем, что запорный механизм (310) включает в себя, по меньшей мере, один переключатель (313, 314) и электромагнитный клапан (316), при этом переключатель (313, 314) расположен так, что когда на выпускной элемент действует сила и он двигается в закрывающееся автоматически положение (В), электромагнитный клапан (316) открывается, позволяя потоку пройти по системе каналов (318), и когда действие силы прекращается, сливной патрубок возвращается, а когда на выходной штуцер действует сила и он двигается в фиксированное положение (С), электромагнитный клапан открывается, позволяя потоку пройти по системе каналов (318), и освобождается из фиксированного положения (С), когда на выпускной элемент действует противоположная сила.
18. Устройство крана по п.1, отличающееся тем, что запорный механизм (410) расположен в корпусе (420) и включает в себя поршень (412), находящийся перед изливом (400), при этом излив соединяется с поршнем (412), и подвижно установлен в направлении по/против течения между закрывающимся автоматически положением (В) и фиксированным положением (С), уплотнительное средство (419), установленное для герметизации внутреннего соединения корпуса (420) с изливом (400), когда излив находится в начальном положении (А), упругие элементы (413, 414), установленные для удержания поршня в положении равновесия таким образом, что если сила не приложена к изливу, он остается в начальном положении (А), при этом, когда на излив действует сила в направлении течения к закрывающемуся автоматически открытому положению (В), поршень (412) отходит от уплотнительного средства (419), чтобы таким образом жидкость могла пройти по протоку в излив (400), и вынужден отойти назад в положение равновесия из-за действия упругих элементов (413, 414), когда сила больше не действует на излив, и когда на излив действует сила в направлении против течения к фиксированному положению (С), упругие удерживающие элементы (415, 416, 417a, 417b) свободно удерживают поршень (412), позволяя жидкости пройти по протоку в излив, и при воздействии противоположной силы поршень (412) вынуждается сдвинуться назад в положение равновесия под воздействием упругих элементов (413, 414).
19. Устройство крана по п.1, отличающееся тем, что жидкостью является вода, и вода поставляется от очистного устройства.
20. Способ подачи жидкости под давлением, например воды, посредством устройства крана, который включает в себя выпускной элемент, предпочтительно излив, корпус, запорный механизм, при этом выпускной элемент имеет начальное (А) положение, в котором течение жидкости через выпускной элемент перекрыто, причем запорный механизм позволяет жидкости течь через выпускной элемент, когда выпускной элемент под действием внешней силы в определенном первом направлении заходит в закрывающееся автоматически открытое положение (В), и когда указанная сила больше не действует, выпускной элемент возвращается в свое начальное положение под действием самовозвратного средства, отличающийся тем, что на выпускной элемент воздействуют внешней силой во втором направлении, отличном от первого направления, входя в определенное положение (С), в котором он свободно удерживается, и в котором указанный запорный механизм позволяет жидкости течь через излив.
21. Способ по п.20, отличающийся воздействием на излив силой, по существу, противоположной указанной силе во втором направлении, для освобождения излива из указанного положения (С).
22. Способ по п.20 или 21, отличающийся тем, что указанное второе направление противоположно указанному первому направлению.
