Рис. 13. Схема наполнительной арматуры попутного давления
Рис. 14. Схема наполнительной арматуры прямого действия (1 — активный рычаг; 2 — пассивный рычаг; 3 — штанга; 4 — поплавок; 5 — корпус; 6 — сопло; 7 — шток; 8 — уплотнительная прокладка; 9 — накладка; 10 — противошумная трубка; 11 — отверстие; 12 — продольный канал)
Рис. 15. Схема наполнительной арматуры противодавления боковой подводки с двумя поплавками (1 — штуцер; 2 — втулка; 3 — шток; 4 — уплотнительная прокладка; 5 — кронштейн; 6 и 7 — оси; 8 и 9 — рычаги; 10 и 11 — основной и вспомогательный поплавки)
Рис. 16. Схема головки наполнительной арматуры «Виркин» противодавления боковой подводки
Рис. 17. Схема наполнительной арматуры противодавления нижней подводки (1 — корпус; 2 — втулка; 3 — стойка; 4 — шток; 5 — корпус; 6 — клапан уплотнительной прокладки; 7 — эластичная мембрана; 8 — рычаг; 9 — ось; 10 — сопло; 11 — накидная гайка; 12 — штуцер; 13 — эластичная прокладка; 14 — косая шайба; 15 — пластмассовая крепежная гайка)
Рис. 18. Схема наполнительной арматуре прямого действия нижней подводки (1 — пластмассовый корпус; 2 — латунный штуцер; 3 — втулка; 4 — основание стойки; 5 — накидная гайка; 6 — уплотнительное кольцо; 7 — уплотнительная прокладка; 8 — корпус клапана; 9 — фигурная шайба; 10 — рычаг; 11 — сопло)
Рис. 19. Схема наполнительной арматуры противодавления боковой подводки с бачком для поплавка
Наполнительная арматура противодавления прямого действия конструктивно проста в изготовлении и в наладке. Она может иметь сравнительно большой безремонтный срок службы, если снабжена фильтром хотя бы грубой очистки. Есть у нее и некоторые недостатки. Однако главным общепринятым недостатком наполнительной арматуры противодавления прямого действия является то, что она устойчиво работает при давлениях в водопроводной сети менее 0,3–0,4 МПа. И если она отрегулирована на такую величину давления, то при повышении давления в сети (например, в ночное время, когда потребляемый расход воды существенно снижается) повышается уровень воды в бачке. В большинстве случаев он может подняться выше верхнего среза переливной трубы, и тогда вода будет постоянно течь в унитаз в течение всего времени повышения давления в водопроводной сети, а это недопустимая утечка воды. За ночь может утечь до 2–5 м3 воды.
Чтобы этого избежать, применяются всякие технические ухищрения. Одно из таких технических решений приведено на рис. 13. На нем изображена принципиально конструктивная схема наполнительной арматуры попутного давления. В отличие от наполнительной арматуры противодавления, в которой в соответствии с рис. 1а [1], давление воды отжимает клапан (прокладку) от седла, в наполнительной арматуре попутного давления, приведенной на рис. 13, вода под давлением прижимает клапан 1 к прокладке 3. Если клапан закрыт, то в результате повышения давления клапан 1 будет еще сильнее прижиматься к прокладке 3. Поэтому повышение давления не приведет к появлению утечки воды через клапан.
В процессе создания такой арматуры выявился один существенный недостаток. Если поплавок не имеет соответствующих отверстий, то при некоторых значениях давления в водопроводной сети после спуска воды из бачка поплавок, удерживаемый силой от давления в водопроводной сети, зависает в верхнем положении и не обеспечивает поступления воды в смывной бачок.
Попытка установить с торца штока 5 цилиндрическую пружину не решает проблему компенсации усилия от давления. Дело в том, что в разных местах и давление может быть разным, а ход штока 5 с клапаном 4 не превышает 2–3 мм. В соответствии с ГОСТ 21485–94 рабочее давление, при котором наполнительная арматура должна обеспечивать требуемые показатели, должно быть в пределах 0,05–1,0 МПа, то есть отличаться в 20 раз. Поэтому пружина для этих целей не подходит.
Однако существует техническое решение, которое просто решает возникшую проблему зависания поплавка в верхнем положении у наполнительной арматуры попутного давления. В соответствии с рис. 13, в донной части поплавка и в его нижней цилиндрической части выполняются отверстия, по которым вода в процессе заполнения бачка поступает внутрь поплавка и заполняет его нижний объем до высоты, несколько превышающей положение боковых отверстий. В первый момент спуска, когда уровень воды начинает опускаться, вода, находящаяся в поплавке, не успевает вылиться из поплавка. Поэтому она выполняет роль груза, который позволяет поплавку оторвать клапан 4 от рабочей поверхности прокладки 3 и обеспечить наполнение бачка в штатном режиме. Кстати, с этой задачей не хуже справляется и обыкновенный, жестко закрепленный на поплавке, груз соответствующего веса.
В итоге описанная выше наполнительная арматура попутного давления так и не нашла практического применения. Причин для этого достаточно, и одна из них вообще банально проста. Во времена, когда пытались внедрить наполнительную арматуру попутного давления, которая была отработана для бачков с боковой подводкой, промышленность стала переходить на смывные бачки с нижней подводкой воды. Поскольку бачки с нижней подводкой требуют более компактной и менее габаритной наполнительной арматуры, то в это время стала появляться разнообразная наполнительная арматура с сервоуправлением, у которой значительно уменьшена длина рычага и объем поплавка. Подробно работа и конструктивные особенности наполнительной арматуры с сервоуправлением будут рассмотрены ниже.
Кроме того, у наполнительных арматур с сервоуправлением меньше проблем с нестабильностью давления в водопроводной сети, а также они на последнем этапе наполнения сравнительно быстро перекрывают поступающую в бачок воду. Эта скорость закрытия иногда даже провоцирует гидравлический удар, правда, неполный. Создатели наполнительных арматур с сервоуправлением, к сожалению, так и не справились с повышенной чувствительностью этой арматуры к механическим загрязнениям, присутствующим в водопроводной воде, а также к наростам солей на ответственных поверхностях их клапанной системы. Наполнительная арматура прямого действия менее чувствительна к этим механическим загрязнениям. Поэтому производители наполнительной арматуры постоянно работают над совершенствованием арматур прямого действия, приближая их параметры и все основные показатели к арматурам с сервоуправлением.
Еще один вид наполнительной арматуры прямого действия, исключающий утечки воды при повышении давления в водопроводной сети, приведен на рис. 14. Эта арматура уже выполнена более компактно, чем предыдущая (рис. 13), благодаря применению параллелограммного направляющего механизма, состоящего из: активного рычага 1, пассивного рычага 2 и штанги 3, по которой во время настройки, с целью регулировки уровня наполнения смывного бачка, можно переместить поплавок 4 вверх или вниз. Корпус 5 с напорным и сливным штуцером, в котором имеется сопло 6 и размещен шток 7 с уплотнительной прокладкой 8, с торцевой стороны закрывается накладкой 9 со специальным штуцером, который направлен вниз. На сливной штуцер корпуса 5 надевается противошумная трубка 10. На верхней части поплавка размещена емкость, на свободной боковой части которой на уровне дна выполнено отверстие 11. В верхней части зазора между корпусом 5 и штоком 7 выполнен продольный канал 12.
После завершения спуска воды из смывного бачка поплавок 4 под собственным весом опускается вниз и через активный рычаг 1 принудительно отодвигает от торца сопла 6 шток 7 вместе с прокладкой 8. Вода из напорного штуцера корпуса 5 через зазор между торцом сопла 6 и рабочей поверхностью прокладки 8 поступает в сливной штуцер корпуса 5, а затем через противошумную трубку 10 — в смывной бачок. Поскольку сливная гидравлическая линия, состоящая из сливного штуцера и противошумной трубки, обладает конечным гидросопротивлением, то в полости, в которую вытекает вода из сопла, создается некоторое давление, под действием которого вода через продольный канал 12 поступает в полость, ограниченную накладкой 9, и через штуцер этой накладки она льется в емкость, размещенную в верхней части поплавка 4.
В процессе наполнения бачка емкость над поплавком 4 заполняется водой, вес которой несколько уменьшает подъемную силу поплавка. Далее, когда поплавок поднимется в крайнее верхнее положение, а прокладка прижмется к седлу, расход через сопло станет почти капельным или тонкоструйным. В результате расход через продольный канал 12 и через штуцер накладки 9 прекратится, а из емкости над поплавком через отверстие 11 вода будет сравнительно быстро выливаться. Это приведет к увеличению подъемной силы поплавка 4, а также к тому, что прокладка 8 с некоторым запасом силы прижмется к соплу 6 и обеспечит герметичность клапана при разумном увеличении давления. Опыт показывает, что реально герметичность обеспечивается при повышении давления в сети на 0,2–0,3 МПа. Обычно ночного повышения давления на большие величины почти не бывает. Этой наполнительной арматуре из-за обилия других арматур пока так и не удалось занять соответствующую нишу.
Однако от создания хорошей наполнительной арматуры из-за ее потенциально больших ресурсных возможностей разработчики до сих пор не отказались. При этом опробовались и другие виды арматур, например, наполнительная арматура противодавления боковой подводки с двумя поплавками, принципиально-конструктивная схема которой приведена на рис. 15. Она включает в себя: штуцер 1 с соплом, втулку 2 со сливным штуцером. В этой втулке размещен шток 3 с уплотнительной прокладкой 4, а внизу ее консольной части жестко закреплен кронштейн 5 с осями 6 и 7. Относительно оси 6 поворачивается С-образный рычаг 6, а относительно оси 7 — рычаг, на котором закреплены основной поплавок 10 и вспомогательный поплавок 11.
Работает двухпоплавковая наполнительная арматура, приведенная на рис. 15, следующим образом. В исходном положении перед наполнением смывного бачка клапан арматуры находится в открытом состоянии, а рычаг 9 с основным поплавком 10 опущен вниз. В процессе заполнения бачка уровень воды поднимается и даже, если поплавок 10 частично будет затоплен, он останется в этом положении, так как точка подъемной силы Рс будет находиться левее оси 7. Однако по мере подъема уровня воды будет утапливаться и вспомогательный поплавок 11. Затем при определенном уровне заполнения бачка поплавок 11 начнет поворачивать рычаг 9 вместе с поплавком 10 против часовой стрелки, и, наконец, настанет момент, когда оба поплавка начнут подниматься вверх. При этом они через выемку в рычаге 9 повернут рычаг 8 против часовой стрелки, который прижмет прокладку 4 к соплу и перекроет воду, поступающую в смывной бачок. После очередного спуска воды рычаги 9 и 8 вернутся в исходное положение.
К достоинствам двухпоплавковой наполнительной арматуры следует отнести сравнительно низкую чувствительность ее запорно-регулирующего органа к механическим загрязнениям, свойственную почти всем наполнительным арматурам прямого действия, сравнительно быстрое закрытие клапана до герметичного состояния, а также отсутствие проблем, связанных с утечками воды при повышении давления в водопроводной сети.
Конструкция рассмотренной двухпоплавковой наполнительной арматуры достаточно оригинальна, однако у нее есть некоторые недостатки, не позволившие ей широко внедриться в практику народного хозяйства.
Один из этих недостатков сводится к тому, что поплавок имеет очень большой вылет, позволяющий применять эту арматуру в смывных бачках длиной около 500 мм. В то время уже стали выпускать смывные бачки с меньшей длиной. Другой недостаток заключался в том, что эта арматура имела сравнительно небольшой диапазон настройки уровня наполнения бачка. Есть еще один недостаток, связанный с чувствительностью арматуры к незначительным отклонениям осей штуцера и втулки от горизонтального положения. Ведь производимые ранее бачки имели расходящиеся кверху боковые стенки, в которые вставляется наполнительная арматура. Имели место также случаи, когда бачок мог быть установлен с некоторым наклоном влево или вправо.
Для анализа имеющихся разработок, а также для общего сведения представляет интерес разработка фирмы «Виркин» (Wirquin), которая попыталась сделать простейшую наполнительную арматуру противодавления боковой подводки — с эффектом быстрого закрытия клапана до герметичного состояния, и с запасом усилия для предотвращения утечки воды в случае повышения давления в водопроводной сети. Фирме «Виркен» это почти удалось, и она, по-видимому, без российских сертификационных испытаний «выбросила» этот товар на наш рынок. Как показала практика эксплуатации, эта арматура не адаптирована к нашим условиям эксплуатации и отвечает не всем требованиям ГОСТ 21485–94. Однако ее принцип работы представляет интерес как разновидность подхода к решению поставленной задачи.
Принципиально-конструктивная схема головки наполнительной арматуры противодавления боковой подводки, выпускаемой фирмой «Виркин», приведена на рис. 16. В корпусе 1, выполненным заодно со сливным штуцером 2, размещена прокладка 3 без какого-либо крепления, а также шток 4. Шатун 5 с осью 6 защелкнут в соответствующие пазы, выполненные в кронштейне 7. На консольной части корпуса 1 надета крышка 8 — защита от брызг. В соответствующее отверстие шатуна 5 вставлен рычаг, на конце которого крепится поплавок (на рисунке не показан). На сливной штуцер 2 надета противошумная трубка 10, а по образующей на сливном штуцере 2 выполнена канавка для обеспечения воздушного разрыва потока воды, исключающая подсос воды из бачка в водопроводную сеть.
Конструктивная особенность, которая обеспечивает на последнем этапе заполнения бачка быстрое закрытие клапана с усилием, гарантирующем герметичность этого клапана при повышении давления в водопроводной сети, например, в ночное время, заключается в следующем. Во время заполнения смывного бачка вода из центрального малого отверстия проходит через зазор между торцом плоского седла и рабочей поверхностью прокладки 3. Растекаясь в радиальном направлении, вода теряет свою первоначальную скорость и в этом потоке существует некоторое давление, которое стремится прокладку 3 прижать к торцу штока 4. Сила, обусловленная этим давлением, стремится утопить поплавок арматуры. По мере подъема уровня воды в бачке, а также его подъема относительно вертикальных стенок поплавка, подъемная сила поплавка увеличивается. Как только сила поплавка на малом плече рычага превысит силу от воздействия давления напора на шток 4 через прокладку 3, то шток 4 вместе с прокладкой 3 переместятся в сторону сопловой части, и расход воды уменьшится, снизится и сила давления воды, действующая на шток. В результате закрытие клапана происходит резко, даже с некоторым гидроударом. Имеет место эффектный процесс закрытия клапана, основанный на гидравлике, без применения механики с ее трущимися и перемещающимися узлами и деталями, которая со временем может выйти из строя.
Однако и эта, казалось бы, «вечная» арматура сравнительно быстро в российских условиях выходит из строя. Как уже было отмечено выше, плоское седло с точки зрения кавитационных разрушительных процессов применять нельзя. Кроме того, крупные механические частицы, всегда присутствующие в воде из-за ржавления стальных водопроводных труб, в последние моменты перед закрытием клапана попадут в очень протяженный в радиальном направлении зазор между торцом сопла и рабочей поверхностью прокладки. В момент закрытия они внедрятся (шаржируются) в рабочую поверхность прокладки и приведут к не герметичности запорного элемента клапана. Рассматриваемая арматура сильно шумит и при давлениях более 0,3 МПа слишком резко закрывается, приводя к гидравлическому удару. При давлении в сети, близком к 0,05 МПа, эта арматура не обеспечивает нормативных расходов. При уменьшении давления в водопроводной сети ниже атмосферного в нее попадает воздух из туалетной комнаты. Таким образом, иногда «простота — хуже…» не всегда приводит к желательным результатам.
Наполнительная арматура противодавления нижней подводки выглядит конструктивно несколько сложнее, но имеет отличные акустические показатели и аналогичный эффект быстрого закрытия клапана на последнем этапе заполнения бачка. Принципиально-конструктивная схема этой арматуры приведена на рис. 17. Данная конструкция разработана в ООО «ИнкоЭр» для бачков с нижней подводкой, и, по сравнению с предыдущей конструкцией, в ней есть еще несколько полезных и необходимых нововведений.
В этой арматуре в корпус 1 вставлена втулка 2, выполненная совместно со стойкой 3. Во втулке 2 размещается шток 4, на стержень которого надет по ходовой посадке корпус клапана 5 с уплотнительной прокладкой 6. В зоне нижней утолщенной части штока 4 установлена эластичная мембрана 7 чулочного типа. Она является разделителем двух сред: полости бачка и полости в окрестности корпуса 5 клапана. В верхней части штока 4 выполнен паз, в который входит малое плечо рычага 8, которое поворачивается относительно оси 9 и принудительно перемещает шток 4. Втулка 2 прижимается ко дну колодца корпуса 1, в центре которого есть сопло 10, посредством накидной гайки 11. На рис. 17 также показан штуцер 12, выполненный из оцинкованной стали. Для исключения контакта внутренней поверхности штуцера с протекающей водой, разрушающей при активном воздействии даже оцинкованную сталь, внутренняя поверхность стального штуцера футерована пластмассой.
Для чего делают штуцеры наполнительной арматуры металлическими? Обычно со штуцерами могут возникнуть две неприятности. Первая — это когда он изготовлен из пластика АБС или, еще хуже — из полистирола. Эти два материала не способны хорошо работать на изгиб и на растяжение. Витки резьбы особенно усугубляют этот недостаток. Обычно без, как кажется, видимых причин пластмассовый штуцер надламывается по утончению резьбы во впадине витков, и в результате происходит залив помещений. Эти недостатки часто встречаются у новой наполнительной арматуры боковой подводки, выпускаемой чешской фирмой Alca Plast из АБС. Большинство фирм сейчас используют для изготовления штуцеров наполнительной арматуры полиформальдегиды.
Вторая неприятность — это нарушение целостности начальных витков резьбы (из относительно мягкой пластмассы) из-за воздействия заостренной резьбы металлических накидных гаек гибкой подводки. Если в бачках с боковой подводкой доступ к штуцеру сравнительно легкий, и четко видно, как ложится накидная гайка при контакте с первыми витками резьбы, то в бачках с нижней подводкой контроль за начальным навинчиванием на штуцер накидной гайки затруднен. Иногда даже разрушаются начальные витки штуцеров, выполненных из полиформальдегида.
Чтобы обезопасить себя от последствий разрушения пластмассовых штуцеров, производители часто изготавливают штуцеры из латуни. Такой штуцер очень дорог, поэтому фирма ООО «ИнкоЭр» разработала сравнительно дешевый стальной штуцер. По сравнению с латунным штуцером его цена на порядок меньше, а хорошие качества подтверждены многолетними эксплуатационными испытаниями.
Сужающиеся кверху смывные бачки иногда не позволяют установить наполнительную арматуру нижней подводки, так как ее подвижные части могут цепляться за наклонную стенку бачка и нарушать нормальное функционирование арматуры. В ООО «ИнкоЭр» разработана и выпускается система, позволяющая это делать сравнительно просто, как показано на рис. 17. Для этого используется конусная эластичная прокладка 13 с углом конусности около 120°, косая шайба 14, скошенная под углом около 5°, и крепежная пластмассовая гайка 15. Косая шайба 14 в утолщенной части имеет выступ, который на ощупь позволяет определить ее угловое положение. Когда необходимо отвести от наклоненной стенки бачка наполнительную арматуру, то необходимо перед затягиванием гайки 15 повернуть косую шайбу 14 так, чтобы ее выступ был направлен в ту сторону, в которую необходимо отклонить арматуру.
Если поплавок (на рис. 17 не показан) опущен вниз, то малое плечо рычага 8 поднимет шток 4 вверх. Давление воды в полости Н через отверстие сопла 10 также поднимет вверх прокладку 6 вместе с корпусом клапана 5. Вода через сопло 10 и зазор между торцом сопла и рабочей поверхностью прокладки 6 начнет поступать в полость М, из которой через отверстия О (сечение А–А) заливается в полость слива С. Из полости слива вода через два соответствующих отверстия поступит в смывной бачок. Размеры отверстий О выбираются такими, чтобы при номинальных максимальных расходах воды в междроссельной камере М давление в ней составляло бы около 0,1 МПа. Это позволяет решить две важные задачи. Первая задача — уменьшение кавитационного эффекта и снижение кавитационного уровня шума до комфортных значений, благодаря созданию противодавления в полости, в которую вытекает вода из зазора между торцом сопла и рабочей поверхностью уплотнительной прокладки.
Вторая задача — задержка момента закрытия клапана до полного заполнения смывного бачка и обеспечение его быстрого закрытия с усилием, обеспечивающим запас герметичности при ночном повышении давления. Все это обеспечивается благодаря одновременному использованию мембраны 7 чулочного типа и дросселирующих поток воды отверстий О. В момент наполнения бачка поплавок сначала поднимается вверх вместе с уровнем воды, а с некоторого момента его подъему будет препятствовать сила давления воды на подвижный центр мембраны 7 чулочного типа.
Когда же подъемная сила поплавка, приведенная к малому плечу рычага 8, за счет подъема уровня заполнения бачка превысит силу от давления на центральную подвижную часть мембраны 7, шток 5 и прокладка 6 приблизятся к торцу сопла 10. Расход воды через сопло 10 и через отверстия О уменьшится. Уменьшится и давление в полости М. Поэтому под действием подъемной силы поплавка прокладка 6 с значительным усилием и сравнительно быстро прижмется к торцу сопла 10, обеспечив герметичное закрытие клапана с необходимым запасом усилия.
В рассматриваемой наполнительной арматуре есть еще одно полезное новшество — совмещение запорного клапана (прокладки 6) с обратным клапаном, предотвращающее подсос воды из смывного бачка и воздуха из туалетной комнаты в водопроводную сеть при соответствующем понижении в ней давления. Это достигается за счет вертикального размещения штока 4 и широкоходовой посадки на стержень штока корпуса 5 клапана. Если давление в водопроводной сети упадет ниже атмосферного, то корпус 5 вместе с прокладкой 6 под собственным весом опустится вниз, и прокладка вместе с ножеобразным седлом 10 перекроет путь воды из бачка и воздуха из туалетной комнаты в водопроводную сеть.
Описанная идея совмещения запорного органа и обратного клапана, которая была позаимствована у португальской фирмы OLI и реализована в наполнительной арматуре прямого действия нижней подводки, приведена на рис. 18 вместе с необходимыми разрезами, сечениями и видами.
В этой арматуре в пластмассовый корпус 1 вставлен латунный штуцер 2, а также втулка 3 и основание стойки 4. Основание стойки 4 прижимает через втулку 3 штуцер 2 к соответствующей отбортовке корпуса 1 посредством накидной гайки 5. Резиновое уплотнительное кольцо 6 обеспечивает герметичность стыка между штуцером 2 и втулкой 3. Уплотнительная прокладка 7 вставлена в цековку корпуса 8 клапана. Последний свободно перемещается в соответствующем центральном отверстии стойки 4. На шток корпуса 8 клапана с небольшим натягом надета фигурная шайба 9, выполненная из резины.
После очередного опорожнения смывного бачка поплавок под собственным весом увлечет вниз длинное плечо рычага 10, а его короткое плечо поднимется и оторвется от верхнего торца корпуса 8 клапана. Вода, поступающая через сопло 11, поднимет прокладку 6 вверх вместе с корпусом 7 клапана и с фигурной прокладкой 9. Прокладка 9 перекроет зазор между штоком 8 и отверстием в стойке 4. В результате из полости М, в которую вода поступает через сопло 11, она будет течь в бачок через отверстие О1 и дальше через отверстия О2 и О3, которые размещены последовательно. В этой конструкции дросселирование воды при вытекании ее из полости М служит только для уменьшения последствий кавитационных процессов — с точки зрения уменьшения уровня шума в момент активной фазы наполнения смывного бачка. В последние моменты наполнения бачка, когда зазор между рабочей поверхностью прокладки 7 и торцом сопла 11 становится минимальным, уменьшается расход воды и давление в полости М, для обеспечения которого сделан лабиринт отверстий О1, О2 и О3, причем расход уменьшается настолько, что появляется шум кавитационного характера. В предыдущей конструкции этого явления нет.
Упрощение конструкции с целью уменьшения ее стоимости за счет использования запорного клапана в качестве и обратного клапана кажется достижением, однако это миф. В таких конструкциях есть недостатки, которые сводят достоинства вроде бы хорошей арматуры «на нет». В чем же парадокс?
Такой обратный клапан, совмещенный с запорным клапаном арматуры, хорошо работает только тогда, когда он новый. Со временем эксплуатации скользящие поверхности его элементов покрываются отложениями солей, увеличивая силы трения между подвижными деталями. Кроме того, в зазоры скольжения могут попадать и механические частицы, всегда содержащиеся в водопроводной воде. Поскольку корпусы клапанов с уплотняющими прокладками опускаются на седла под собственным очень незначительным весом, то в процессе эксплуатации могут возникнуть ситуации, когда они могут зависать в верхнем положении, и обратные клапаны не будут выполнять своих функций. Еще один недостаток сводится к следующему. В нижней части рис. 18 показано сечение выносного элемента I в окрестности рабочих поверхностей сопла 11 и уплотняющей прокладки 7. В результате постоянного силового контакта ножеобразного седла и эластичной прокладки 7 на ее рабочей поверхности возникает кольцеобразная вмятина. Из-за утяжек пластмассы и технологических погрешностей эта вмятина не всегда концентрична относительно оси корпуса 8 клапана. В результате естественного проворота корпуса клапана 8 и его осевого люфта контуры впадины и вершины седла могут не совпасть, и тогда не будет герметичного контакта элементов запорного органа. Поэтому узел не будет работать эффективно как положено обратному клапану.
Даже капельные утечки через обратный клапан с точки зрения биологической защиты внутренности водопроводной системы недопустимы. Вода в смывном бачке может содержать опасную для здоровья людей микрофлору, которая попадает в бачок из туалетной комнаты во время спуска воды — сказывается так называемый «сапунный эффект».
С учетом вышеизложенного нельзя проверять возможность подсоса воды из бачка в водопроводную сеть, ориентируясь на заполненные объемы мерных стаканов, как это рекомендуется в белорусском изменении №2 BY* российского ГОСТ 21485–94. Ведь достаточно нескольких капель зараженной воды, чтобы вся вода в водопроводной системе стала непригодной. То есть проверять возможность подсоса воды из бачка в водопроводную сеть лучше с помощью гибкой подводки с насадкой из мелкой сетки на свободном конце, при предварительно опорожненном на половину рабочего объема смывном бачке. Только в этом случае можно получить действительно объективную информацию: капает или нет!
Следует особо отметить, что зависимость высоты уровня заполнения смывного бачка от величины давления в водопроводной сети специально регламентируется ГОСТ 21485–94. В соответствии с пунктами 5.2.5 и 7.6, в диапазоне рабочих давлений (0,05–1,0 МПа) изменение уровня заполнения бачка не должно превышать 38 мм. Однако специалисты иногда стремятся этот показатель свести к нулю. И это за счет усложнения конструкции наполнительной арматуры иногда удается. Этим качеством обладает большинство наполнительных арматур с сервоуправлением. По этому параметру следует также отметить наполнительную арматуру прямого действия со специальным бачком для поплавка.
На рис. 19 приведена принципиально-конструктивная схема наполнительной арматуры противодавления боковой подводки с бачком для поплавка. Ее корпус 1 с напорным 2 и сливным штуцером 3, а также с соплом 4 и стойкой 5, выполнен как единое целое. На сливной штуцер 3 надета противошумная трубка 6. На стойку 5 навешивается бачок 7 с возможностью его принудительного перемещения вверх или вниз. В дне этого бачка установлен обратный клапан 8, нижняя часть которого представляет собой перевернутый сосуд, воздух в котором при заполнении бачка создает подъемную силу. Эта сила прижимает поплавок 8 к торцу седла 9, отлитого вместе с бачком 7. В бачок 7 вставлен поплавок 10, который через тягу 11 управляет рычагом 12. В корпусе 1 установлен шток 13 с возможностью осевого перемещения под действием поворота кулачка 14, жестко связанного с рычагом 12. В цековку штока 13 вставлена уплотняющая прокладка 15. Кроме того, зазор между штоком 13 и корпусом 1 уплотнен эластичным кольцом 16.
Работает наполнительная арматура, приведенная на рис. 19, следующим образом. После опорожнения смывного бачка обратный клапан 8 под собственным весом опускается вниз и выпускает воду из бачка 7. Поплавок 9 после этого ложится на дно этого бачка. При этом поплавок посредством тяги 11 и рычага 12 с кулачком 14 перемещает шток 13 вправо, отодвигая прокладку 15 от торца сопла 4. После этого вода начинает поступать через канал сопла 4, через зазор между торцом сопла и рабочей поверхностью прокладки 15, а также через сливной штуцер 3 и противошумную трубку 6 в смывной бачок, наполняя его.
Когда уровень воды в смывном бачке поднимется до обратного клапана 8, клапан как поплавок поднимется и верхним торцом прижмется к торцу седла 9, прекратив поступление воды в бачок 7. Далее вода будет подниматься выше, но минуя пока бачок 7. Однако как только уровень воды поднимется чуть выше среза бачка 7, вода начнет сверху заполнять этот бачок. Поскольку в бачке размещен поплавок 10 с небольшим зазором относительно вертикальных стенок бачка 7, то заполнение бачка происходит быстро, поплавок 10 поднимается вверх до упора рабочей поверхности прокладки 15 в торец сопла 4. После очередного спуска воды из смывного бачка процесс повторяется.
В этой схеме наполнительной арматуры основными достоинствами являются следующие. Во-первых, уровень наполнения смывного бачка всегда стабилен, независимо от давления в водопроводной сети, и определяется только вертикальным положением бачка 7 при настройке. Во-вторых, процесс закрытия клапана никогда не сопровождается гидравлическим ударом. В-третьих, арматура крайне проста в регулировке. Она сводится к следующим операциям. Сначала отстегивается тяга 11 от поплавка 10. Затем бачок 7 принудительно, преодолевая усилие «трещотки», устанавливается в нужное вертикальное положение. После этого поплавок 10 слегка прижимается к дну бачка 7, и тяга 11 «защелкивается» в соответствующем гнезде верхней части поплавка 10.
В настоящее время такой способ задержки момента закрытия запорного клапана широко применяется во всем мире.
К недостаткам конструкции, схема которой приведена на рис. 19, можно отнести повышенную материалоемкость арматуры, а также увеличение трудоемкости при ее изготовлении из-за наличия специального бачка для размещения поплавка, и необходимость снабжения этого бачка обратным клапаном. Последнее определяет и выбор материала для изготовления поплавка 10, бачка 7 и обратного клапана 8. Чтобы посадочные места обратного клапана были герметично сомкнуты, необходимо выполнить их с высокой степенью плоскостности. Кроме того, предъявляются также высокие требования к точности изготовления не только бачка 7, но и поплавка 10. Для изготовления этих деталей мало подходит полипропилен. Обычно для этих целей используются полиформальдегиды или, в крайнем случае, пластик АБС. Следует также отметить возникновение свистящих звуков в момент закрытия клапана. Это объясняется тем, что при больших открытиях клапана для возникновения кавитационных процессов причин практически нет. В последний момент закрытия клапана зазор между торцом сопла и рабочей поверхностью прокладки уменьшается до размеров, при которых возможно появление кавитации.
Следует отметить и еще один тип наполнительной арматуры, по мысли ее создателей претендующей на очень длительные сроки безремонтной работы. Это наполнительная арматура с керамическими запорными органами. Дело в том, что керамические запорные элементы стали широко применяться в водоразборной арматуре. С их применением резко возросла надежность этой арматуры. Причиной такого успеха явилась высокая износостойкость трущихся пластин, выполненных из керамических материалов. Это и послужило толчком для создания наполнительной арматуры с керамическими запорными органами. Известно несколько конструкций разработанных, изготовленных и применявшихся в быту. Однако эти наполнительные арматуры не смогли выдержать конкуренции с наполнительными, построенными на клапанных принципах регулирования, которые все время совершенствуются.
Основной недостаток наполнительной арматуры с керамическими запорными элементами заключается в том, что постепенно из-за отложения солей, содержащихся в воде, увеличивается трение между керамическими пластинами. Это приводит к таким неприятным последствиям как зависание поплавка в верхнем положении, если арматурой не пользовались несколько часов. Это начинает проявляться через год-два после начала эксплуатации. Еще один существенный недостаток наполнительной арматуры с керамическими запорными элементами — это повышенный уровень шума. Этот шум является следствием кавитационных процессов, которые объясняются резким изменением скорости воды при прохождении ее через рабочие окна керамических затворов. Противошумные меры сильно усложняют конструкцию арматуры и еще более увеличивают ее стоимость. Кроме того, в последние годы значительно увеличилась стоимость изготовления керамических пластин, что делает арматуру с ними более дорогой, чем арматура, использующая клапанный принцип регулирования.
Следует также отметить еще одну особенность наполнительной арматуры с керамическими запорными элементами. В ней необходимо первоначально обеспечить сравнительно большие силы трения между керамическими пластинами для предотвращения их отжима давлением воды и потери герметичности. Даже без учета возможности дальнейшего увеличения сил трения, поплавки необходимо делать со сравнительно большим объемом и большой длиной рычага. В современных смывных бачках их куда сложнее располагать. Последнее часто касается и клапанной наполнительной арматуры прямого действия. Поэтому, как уже отмечалось, начали создаваться и совершенствоваться наполнительные арматуры с сервоуправлением как более компактные. В современных смывных бачках, более высоких и, кроме того, несколько зауженных, их легче размещать.
Читайте так же: Чупраков Ю.И. Устройство и конструктивные особенности наполнительной арматуры смывных бачков / / Журнал С.О.К., № 8/2013.
