Змивний бачок

Изобретение относится к технике водоснабжения, а именно к смывным бачкам санитарно-технических устройств с ручным приводом, используемым для промывки унитазов и напольных чаш. Изобретение может быть использовано при усовершенствовании находящихся в эксплуатации смывных бачков. Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому решению является "Смывной бачок" по авт.св. СССР № 729321, М.кл. Ε 03 D 1/00, заявл. 26.10.78. Смывной бачок-прототип содержит корпус, в котором установлены выпускной клапан, соединенный с помощью штока с рукояткой, патрубок перелива, впускной клапан, взаимодействующий с рычагом, к противоположному концу которого прикреплен поплавок, и узел задержки всплытия поплавка, выполненный в виде дополнительного рычага, шарнирно прикрепленного к основному рычагу, при этом свободный конец дополнительного рычага взаимодействует с упругим элементом, например, струной из резины. Упругий элемент жестко прикреплен к выступам скобы, в свою очередь прикрепленной к стенкам корпуса. По мере заполнения смывного бачка водой поплавок поднимается вверх, поднимая вместе с основным рычагом и дополнительный рычаг до упора его свободного конца в ! упругий элемент. При некотором уровне воды в бачке выталкивающая сила, действующая на поплавок, преодолевает силу упругости струны, удерживающей опирающийся на нее второй конец дополнительного рычага. В результате поплавок скачкообразно всплывает, впускной клапан перекрывается, поступление воды в бачок прекращается. Устройство-прототип обладает недостатками. Поскольку упругость и длина струны подвержены изменениям в результате старения материала, его остаточной деформации и при изменении температуры окружающей среды, освобождение поплавка и закрытие впускного клапана происходят при разных уровнях воды в бачке и приводят к возникновению утечки. Кроме того, несмотря на относительную простоту известного решения, оно не позволяет модернизировать смывные бачки, находящиеся в эксплуатации. Основной задачей, решаемой изобретением, является устранение утечки воды из бачка при изменениях давления в питающем водопроводе путем стабилизации полезного объема воды в бачке. При использовании изобретения также обеспечивается ускоренное наполнение бачка, повышается долговечность впускного клапана, имеется возможность усовершенствования бачков, находящихся в эксплуатации. Поставленная задача решается тем, что в смывном бачке, содержащем корпус, выпускной клапан, соединенный с помощью штока с рукояткой, патрубок перелива, впускной клапан, взаимодействующий с рычагом, к противоположному концу которого прикреплен поплавок, и узел задержки всплытия поплавка, этот узел выполнен в виде размещенных в корпусе постоянного магнита, полюса которого имеют возможность взаимодействия с рабочей поверхностью поплавка, и ограничителя опускания поплавка, при этом рабочая поверхность поплавка выполнена из ферромагнетика, ограничитель опускания поплавка выполнен в виде прикрепленного к корпусу кронштейна, на противоположном конце которого подвижно, с возможностью фиксации и взаимодействия через регулируемый магнитный зазор с рабочей поверхностью поплавка установлен магнит на высоте где Η - расстояние между нижней частью магнита и дном корпуса; hпep - высота патрубка перелива; а - расстояние между торцом патрубка перелива и номинальным уровнем воды Нн; b - безразмерный коэффициент, учитывающий величину погружения поплавка в нижнем его положении; hп - высота поплавка; hм - высота магнита; S - величина зазора между полюсами магнита и рабочей поверхностью поплавка. При этом ограничитель опускания поплавка снабжен элементом регулировки магнитного зазора. На фиг. 1 показан общий вид заявляемого смывного бачка в продольном разрезе; на фиг. 2 - то же, разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 - то же, узел I на фиг. 1; на фиг. 4 - то же, вид Б на фиг. 3; на фиг. 5 - поплавок впускного клапана с закрепленной на нем ферромагнитной пластиной; на фиг. 6 - то же, вид В на фиг. 5; на фиг. 7, 8 - временные диаграммы изменений уровней воды в бачке и положений поплавков, соответственно, при этом: кривые 1 соответствуют изобретению, 2 -"стандартному" бачку, 3 - бачку-прототипу. Смывной бачок (фиг. 1 и 2) содержит корпус 1 с крышкой 2, выпускной клапан 3 с прикрепленным к нему штоком 4 с рукояткой 5 ручного привода, впускной клапан 6, взаимодействующий с рычагом 7, к противоположному концу 8 которого прикреплен поплавок 9, патрубок перелива 10 и узел задержки всплытия поплавка I. Узел задержки всплытия поплавка I выполнен в виде размещенных в корпусе 1 постоянного магнита 11, полюса которого взаимодействуют с рабочей поверхностью поплавка 9, и ограничителя опускания поплавка (фиг. 1, 3 и 4). Ограничитель опускания поплавка содержит прикрепленный к корпусу 1 кронштейн 12, к противоположному концу которого подвижно, с помощью фиксатора 13 прикреплен магнит 11 (фиг. 1-4), Фиксатор 13 снабжен элементом регулировки (установки) магнитного зазора, выполненным в виде винта 14, головка которого упирается в дно поплавка при его нижнем положении (оно показано пунктиром на фиг, 1. 3 и 4). Рабочей поверхностью поплавка, выполненной из ферромагнетика, является та его часть, через которую при нижнем положении поплавка замыкаются магнитные силовые линии магнита 11, в конкретном примере реализации изобретения это дно поплавка. Относительно дна корпуса 1 магнит 11 установлен на высоте, определяемой по формуле (1), которая устанавливает необходимое соотношение геометрических размеров элементов конструкции бачка, необходимое для полного открытия впускного клапана 6 при нижнем положении поплавка 9, достаточный запас действующей на поплавок подъемной силы воды, гарантированное закрытие впускного клапана при всплытии поплавка и, тем самым, исключение возможности утечки воды из бачка. Применительно к смывным бачкам, находящимся в эксплуатации, возможен вариант выполнения рабочей поверхности поплавка 9 в виде тонкой пластины 15 из ферромагнитного материала, прикрепленной к поплавку с помощью защелок 16, охватывающих боковые поверхности поплавка (фиг. 5, 6). Все элементы конструкции узла задержки всплытия поплавка I выполнены из некорродирующих в воде материалов (см, прилож.1). Смывной бачок работает следующим образом. При ручном подъеме рукоятки 5 происходит подъем выпускного клапана 3 и выпуск через него воды (временной интервал t1-to на фиг. 7). С понижением уровня воды в бачке поплавок 9 опускается примерно на 0,2 своей высоты, до упора его дна в головку винта 14, при этом ограничивается его дальнейшее опускание (нижнее положение поплавка). При этом поплавок притягивается магнитом 11 с усилием прямо пропорциональным величине магнитной индукции в зазоре S между полюсами магнита и рабочей поверхностью (дном) поплавка. Опускание поплавка приводит к полному открытию впускного клапана 6, через который вода из водопровода начинает наполнять бачок. Во время наполнения бачка (интервал t2-t1 ) поплавок 9 остается в нижнем положении, на ограничителе опускания, поскольку всплытие его при наполнении бачка водой задерживается силой притяжения магнита вплоть до момента t2, когда уровень воды в бачке достигнет номинального значения. В этот момент действующая на поплавок подъемная силы воды превысит сумму сил веса поплавковой системы и притяжения поплавка магнитом. Поэтому в момент ΐ2 поплавок "отрывается" от магнита и скачкообразно всплывает, занимает свое верхнее положение, впускной клапан 6 полностью закрывается, дальнейшее поступление воды в бачок полностью прекращается. Отметим, что возможность регулировки магнитного зазора S с помощью винта 14 обеспечивает "отрыв" поплавка от полюсов магнита при различных величинах выталкивающей силы воды, действующей на поплавок, и, следовательно, позволяет установить необходимый уровень (объем) воды в бачке В верхнем положении поплавок находится до очередного выпуска воды из бачка. Стабильность этого положения при изменении давления воды в водопроводе определяется тем, что, с одной стороны, на погруженный на 0,5 своей высоты поплавок (фиг. 8) действует подъемная сила воды, с избытком превышающая величину, необходимую для надежного закрытия впускного клапана при наибольшем давлении в водопроводе, с другой стороны, всплытие поплавка ограничено упором конца рычага 7 в клапан 6 (подтверждающие эти утверждения расчеты приведены в прилож.1). Сопоставление кривых 1-3 на фиг.7 показывает, что наполнение "стандартного" бачка происходит значительно медленнее, чем бачков с задержкой всплытия поплавка, при этом в последних ускоренное наполнение бачка происходит практически по линейному закону. В бачке-прототипе (кривая 3 на фиг. 7) при приближении уровня воды к номинальному значению происходит упругое растяжение струны, при этом частично закрывается клапан 6, чем объясняется наличие нелинейного участка. Очевидно, что из трех рассматриваемых бачков наиболее быстро наполняется предлагаемый бачок (кривая 1 на фиг. 7). На фиг. 8 показано положение поплавков в различные моменты и интервалы времени работы впускного и выпускного клапанов в рассматриваемых трех конструкциях бачков. При окончании выпуска воды в "стандартном" бачке и бачке-прототипе поплавки опускаются практически до дна корпуса, а при наполнении бачков их поплавки всплывают в соответствии с повышением уровня воды до момента закрытия впускного клапана, которое происходит в "стандартном" бачке при погружении в воду примерно 0,2, а в бачке-прототипе 0,2-0,35 высоты поплавка. В предлагаемом бачке в момент времени, предшествующий всплытию поплавка, в воду погружено примерно 0,8 высоты поплавка (коэффициент b=0,8 в формуле (1), а после всплытия в воду оказывается погруженной половина высоты поплавка. Отсюда в предложенном бачке надежность закрытия впускного клапана и исключения утечки воды из бачка в 2-2,5 раза больше, чем в "стандартном" бачке, и в 1,7 раза больше, чем в бачке-прототипе. Поиск в доступных заявителю фондах патентной и научно-технической информации на день подачи заявки не выявил известности смывного бачка с совокупностью признаков, идентичной совокупности признаков заявляемого изобретения. По мнению заявителя, предлагаемое техническое решение обладает новизной. Заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретательского уровня, поскольку: 1. Оно решает задачу устранения утечки воды из бачка при колебаниях давления в питающем водопроводе, причем относительно простыми средствами, - об актуальности этой задачи и неполном ее решении до сего времени свидетельствует создание за последние годы не менее 30 изобретений только в странах СНГ; 2. При решении задачи казалось бы использовано парадоксальное решение: выполнение по меньшей мере части поплавка из ферромагнитного материала (или снабжение поплавка ферромагнитной пластиной). На первый взгляд это ухудшает основную функцию поплавка - плавучесть. Однако, во первых, в заявляемом решении плавучесть поплавка не является главным его достоинством, поскольку поплавок может находиться лишь в одном из двух устойчивых положений: либо он притянут магнитом, либо после мгновенного всплытия на половину своей высоты покоится на поверхности заполняющей бачок воды. Во-вторых, увеличение веса поплавковой системы усиливает основную функцию узла задержки всплытия поплавка, приводит к искусственному возрастанию подъемной силы, действующей на поплавок, и обеспечивающей стремительное его всплытие и, в конечном счете, надежное закрытие впускного клапана. 3. В течение всего времени наполнения бачка водой поплавок под воздействием ограничителя опускания находится в положении, соответствующем максимальному просвету седла впускного клапана, поэтому наполнение бачка заданным объемом воды происходит быстро и зависит только от давления в водопроводе, что может оказаться существенным при использовании заявляемого бачка в местах общественного пользования; 4. Заявляемое решение может быть использовано при модернизации смывных бачков, находящихся в эксплуатации, т.е может быть использовано многократно, а результат может быть достигнут быстро и простыми средствами. При этом модернизация может быть осуществлена силами сантехников, как простая ремонтная операция, без выведения бачка из эксплуатации. Заявляемое решение удовлетворяет требованию о промышленной применимости: оно предназначено для использования как при строительстве жилых зданий, так и при эксплуатации их систем водоснабжения; изобретение осуществимо с помощью указанных в описании или известных технических средств: 1. Известны материалы с ферромагнитными свойствами для изготовления поплавка, например, пластмассы с наполнителем из ферромагнитного порошка, также известны некорродирующие постоянные магниты из ферритов различных марок; 2. В корпусах смывных бачков предусмотрены два отверстия для установки впускного клапана (в левой и правой стенках), однако практически всегда используется только одно из них, таким образом, второе монтажное отверстие может быть использовано для крепления кронштейна по заявляемому решению; 3. При модернизации бачков, находящихся в эксплуатации, регулировка магнитного зазора осуществима с помощью обычной отвертки; 4. Заявляемый бачок не изменяет своих характеристик в течение всего срока службы вследствие неизменности параметров постоянного магнита и отсутствия износа деталей узла задержки всплытия поплавка. Таким образом, заявляемое изобретение обеспечивает гарантированную стабилизацию заданного объема воды в смывном бачке при колебаниях давления в питающем водопроводе и полное исключение утечки воды из бачка. Отсюда следует вывод также об экологической ценности предложения, экономящего питьевую воду. Кроме того, повышается надежность бачка благодаря уменьшению износа деталей впускного клапана.