Кран-змішувач

Винахід відноситься до трубопровідної арматури і може бути використаний в системах водопостачання для змішування гарячої і холодної води, а також в інших галузях те хніки, де необхідно дозоване змішання компонентів рідких чи газоподібних продуктів. Відомий змішувач [1 ], який містить корпус з каналами для подавання холодної і гарячої води і видавання змішаної води до зливу і душу, має кришку і запірний вузол у вигляді нерухомої і рухли вої пластин із прохідними вікнами, причому рухлива пластина запірного вузла жорстко з'єднана з камерою змішання і виконана у вигляді стакану, кінематично зв'язаного з кришкою корпуса і важелем рукоятки керування. На дні стакану встановлена шайба з отвором і штифт. Важіль зв'язаний з рукояткою керування для повороту пластин з каналами подавання холодної, гарячої води і видавання змішаної води. Недоліками змішувача є: - складність схеми передавання руху запірним органом; - низька надійність роботи змішувача при експлуатації, що передбачає виникнення високих тисків для герметизації; - висока можливість заклинювання рухливих елементів через присутність твердих часток, що знаходяться у воді. Найбільш близьким за технічною суттю і результатом, що досягається, є кран-змішувач [2], що містить у собі корпус з вихідними патрубками і коаксиально встановленими в нього двома запірними пробками з прохідними каналами, зв'язані з поворотним шпинделем рукояткою приводу. Пробки виконані конічними, причому конусність внутрішньої пробки більша, ніж зовнішньої. Недоліками крана-змішувача є: - складність кінематики регулювання змішування потоків гарячої і холодної води; - низька надійність функціонування, пов'язана зі зміною стану тертьових поверхонь пробок в процесі експлуатації, що призводить до розбалансування режиму роботи крана; - відсутність постійно діючого зусилля притиску ущільнюваних поверхонь , призводить у процесі експлуатації до розгерметизації і протіканню робочої рідини назовні. В основу винаходу поставлено завдання підвищення надійності роботи крана-змішувача при збереженні простоти його конструкції. Поставлене завдання вирішено тим, що в крані-змішувачі, що включає корпус із вхідними патрубками подавання холодного і гарячого продукту, а також патрубок видавання змішаного продукту, конічну пробку з прохідними каналами, фланець, в осьовому отворі якого встановлений поворотний шпиндель із приводною рукояткою, у ньому всі осі патрубків корпуса і прохідних каналів розміщені в одній площині поперечного перерізу крана, патрубки подавання холодного і гарячого продукту встановлені симетрично до поздовжньої осі патрубка змішаного продукту з кутами симетрії a 1 = a 2 = 45° , вісь прохідного каналу пробки подавання холодного продукту сполучена з віссю вхідного патрубка подавання холодного продукту, а вісь прохідного каналу пробки подавання гарячого продукту розташована перпендикулярно осі патрубка змішаного продукту і зміщена відносно патрубка гарячого продукту на кут a 3 = 45° , вісь прохідного каналу видавання змішаного продукту виконана зі зміщенням відносно осі патрубка змішаного продукту у бік патрубка холодного продукту на к ут a 4 = 45° , причому величина перекриття «к» пробкою патрубків гарячого і змішаного продукту в положенні «закрите» виконана в межах 0,15-0,25 діаметра прохідного каналу пробки, поворотний шпиндель оснащений упором, а фланець пазом, розташованим на дузі кола з заданим кутовим розміром a 4 = 45° , поворотна пробка має притискну пружину, розміщену всередині шпинделя, і шар ущільнювача, нанесений на її зовнішню поверхню, а в порожнині між шпинделем і корпусом крана встановлені герметизуючі сталеві кільця з конічними поверхнями, що чергуються з кільцями з м'яко-пружного матеріалу, наприклад, фторопласту. Координати розміщення осей патрубків подачі холодного, гарячого і змішаного продуктів відносно координат розміщення осей прохідних каналів пробки холодного, гарячого і змішаного продуктів забезпечують при обертанні пробки, плавну синхронну зміну співвідношення компонентів суміші, що дає змогу плавної зміни температури суміші від мінімуму до максимуму і навпаки. Наявність притискної пружини, що притискує пробку до поверхні корпуса, а також герметизуючі поверхні, виконані з фторопласту, підвищують щільність тертьових поверхонь пробки і корпусу, а також знижують зусилля повороту пробки за рахунок зменшення сили тертя в тертьових парах. Набір сталевих кілець з конічними поверхнями, що чергуються з кільцями з м'яко-пружного матеріалу, розміщеними між ними, що стискується за допомогою навантажувального фланця з конічною поверхнею, дозволяє підвищити якість і надійність роботи крана на змішуванні гарячих і хімічно небезпечних компонентів за рахунок усунення течі через його нещільності і збільшити ресурс роботи крана. Конструкція крана-змішувача показана на фіг.1 (вертикальний розріз А-А крана), фіг.2 (поперечний переріз ББ крана) та фіг.3 (перетин В-В). Кран-змішувач містить корпус 1 з патрубками 2, 3 подачі холодного і гарячого рідкого чи газоподібного продукту, а також патрубок 4 видачі змішаного продукту. Усередині корпуса розміщена пробка 5 з ущільнюваною поверхнею 6, покритою фторопластом. Стінка бічної поверхні пробки має прохідні канали 7, 8, 9 для зв'язку внутрішніх каналів патрубків з порожниною 10 пробки. Пробка має виступ 11 для зв'язку з поворотним шпинделем 12, оснащеним рукояткою 13 керування поворотом пробки крана на необхідний кут, закріпленої за допомогою гайки 14. Зусилля герметизації пробки забезпечує пружина 15, встановлена усередині поворотного шпинделя. Для герметизації зовнішньої поверхні поворотного шпинделя і внутрішньої поверхні корпуса передбачений ущільнювальний вузол, що включає натискний фланець 16 з конічною поверхнею, кілець 17, 18, виконаних з м'яко-пружного матеріалу і розділених сталевими кільцями 19, 20 з конічними поверхнями. Ущільнювальний пакет розміщений на опорі 21. Розпірне зусилля ущільнюваних поверхонь визначається їхнім осьовим стисненням за допомогою натискного фланця 16 і болтів 22. Шпиндель 12 оснащений виступом 23, для повороту котрого у верхній частині фланця 16 виконаний паз 24. Кран-змішувач працює так. У вихідному положенні кути a 1 , a 2 , a 3 , a 4 , а також величина «к» є вихідними координатами крана-змішувача в положенні виступ у 23 «закрите» (фіг.2). Вхідний патрубок 2 подавання холодного продукту сполучений із прохідним каналом 7 пробки 5. Холодний продукт заповнює внутрішню змішувальну порожнину 10. Вхідний патрубок 3 подавання гарячого продукту закритий перемичкою «к» пробки, при цьому прохідний канал 8 пробки подавання гарячого продукту перекритий стінкою корпуса 1, що ущільнює, причому вихідний канал патрубка 4 видавання змішаного продукту також закритий перемичкою «к» пробки, а прохідний канал 9 видавання змішаного продукту перекритий стінкою корпуса 1, що ущільнює. За допомогою рукоятки 13 обертають поворотний шпиндель 12 за годинною стрілкою. Одночасно за годинною стрілкою повертається пробка 5. У цей час відбувається синхронний рух прохідних каналів 7, 8, 9 пробки 5, при цьому прохідний канал 7 переміщується в напрямку перекриття каналу патрубка 2 подавання холодного продукту, а прохідні канали 8, 9 пробки переміщаються в напрямку відкриття каналу патрубка 3 подавання гарячого продукту і відкриття каналу патрубка 4 видавання змішаного продукту. Таким чином, зменшенню частки холодного продукту суміші відповідає рівна частка приросту гарячого продукту. Збільшення частки гарячого продукту і зменшення частки холодного продукту, призводить до підвищення кількості і температури змішаного продукту. У положенні, коли здійснюється сполучення патрубків 3 і 4 через канали 8 і 9, температура на виході краназмішувача відповідає температурі гарячого продукту, тому що холодний продукт відтинається від патрубка 2 перемичкою «к» пробки 5. Подальший поворот пробки 5 по годинниковій стрілці приведе до повного відкриття подавання холодного продукту так як патрубок подавання холодного продукту 2 буде сполучений через канали 8 і 7 із патрубком видавання змішаного продукту 4 (виступ 23 знаходиться в положенні "відкрито"). Поворот пробки проти годинникової стрілки приведе до зворотної послідовності подавання холодного (гарячого) продукту чи їх суміші. Розроблена конструкція забезпечує рішення поставленої задачі підвищення надійності роботи краназмішувача при збереженні його простоти. Джерела інформації: 1. А.С. №13995558 А1, МПК4, F15K11/06, опубл. 30.05.88. Бюл. №20. 2. А.С. №1180622 А, МКИ 4, F16K11/08, опубл. 23.09.85. Бюл. №35.