Смесительный клапан с одной рукояткой с усовершенствованным шаровым клапаном

Смесительный клапан с одной рукояткой с усовершенствованным шаровым клапаном

Реферат

 

Изобретение относится к смесительным клапанам крана и предназначено для регулирования расхода потока жидкости и регулирования температуры смеси жидкости. Смесительный клапан содержит корпус и подвижный шаровой клапанный элемент. Корпус имеет выемку и несколько входных отверстий и выходное отверстие, сообщающиеся с выемкой. Шаровой элемент расположен в корпусе с возможностью взаимодействия с входными отверстиями для регулирования расхода и температуры смеси жидкости. В корпусе выполнено отверстие для управления. Шаровой элемент снабжен соединенным с ним рычагом управления. Последний проходит через отверстие для управления. В корпусе крана установлен патрон. Патрон содержит корпус с верхним отверстием для прохождения через него рычага управления и нижним отверстием. Через нижнее отверстие подвижный шаровой элемент установлен в выемке корпуса клапана. В корпусе патрона выполнено посадочное место установки уплотнителя вокруг его верхнего отверстия. На посадочное место установлена уплотнительная прокладка. Она герметизирует шаровой элемент. В последнем выполнена первая дугообразная прорезь. Указанная прорезь расположена на большей окружности шарового элемента, и через нее пропущен вал. Вал закреплен на цапфах в патроне для предотвращения бокового перемещения. Шаровой элемент установлен с возможностью вращения вокруг оси вала в точке, где вал проходит через прорезь во внутреннюю полость шарового элемента. В верхней части шарового элемента закреплена распорка. Распорка расположена между упомянутой верхней частью и валом и упирается в вал для поддержки и предотвращения выпадения шарового элемента из нижнего отверстия корпуса патрона. Имеются варианты выполнения смесительного клапана крана. В одном из вариантов специальное посадочное место под установку уплотнителя в корпусе патрона отсутствует. В другом варианте отсутствует патрон, и посадочное место выполнено в колпачке. В соответствии со следующими изобретениями патрон шарового элемента для смесительного крана и сам шаровой элемент для крана применяются как отдельные съемные узлы. В результате того или иного выполнения изобретений повышается надежность работы, долговечность и ремонтопригодность смесителя, патрона и шарового элемента. 5 с. и 43 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к смесительным клапанам крана, а также к патрону шарового элемента смесительного клапана.

Краны с одной рукояткой, в целом, называемые смесительными клапанами, которые управляют потоком как горячей, так и холодной воды, получили широкую популярность среди потребителей. Краны, как правило, устроены так, что рукоятка или кнопка может двигаться в двух определенных направлениях для регулировки смешивания горячей и холодной воды и для регулировки расхода волн, то есть потока.

Двумя основными типами смесительных клапанов, которые вызвали наибольший коммерческий спрос, являются пластинчатые клапаны и шаровые клапаны. Шаровые клапаны представляют собой надежную, компактную и долговечную конструкцию. Пластинчатые клапаны имеют приводной механизм, который может легко собираться в форме патрона.

Известные патроны пластинчатых клапанов содержат подвижные и неподвижные клапанные пластины. Патрон может легко извлекаться и заменяться другим, обеспечивая легкий ремонт крана. После отключения подачи воды необходимо лишь открыть кран и просто заменить патрон. Такой тип ремонта может выполняться без необходимости вызова квалифицированного специалиста.

В то время как пластинчатые клапаны долгое время встраивались в патрон, шаровые клапаны ранее не встраивались в патрон. Существует несколько трудностей разработки конкурентоспособного патрона для шарового клапана. Во-первых, возможность традиционного шарового клапана "плавать" требует, чтобы любой патрон полностью окружал и удерживал шаровой клапан, в противном случае шаровой клапан легко выпадает из его донной части. Во-вторых, компактная конструкция крана с шаровым клапаном, находящаяся в его корпусе, оставляет мало места для размещения в нем патрона.

Кроме того, традиционные патроны затрудняют замену изношенных прокладок из эластомера. Патрон содержит подвижный клапанный элемент и отверстия, в которых часто установлены прокладки из эластомера. В значительной мере износ и последующая утечка воды из крана происходят в результате многократного движения подвижного клапанного элемента относительно прокладок из эластомера. Поскольку прокладки расположены внутри патрона, заменяется весь патрон, включающий многие еще пригодные элементы, которые имеют большой рабочий ресурс. Однако необходимость устранения еще пригодных элементов компенсируется упрощением ремонтных операций. Кроме того, многие патроны собираются как одноразовые узлы и не допускают разборки.

Даже в случае с патронами, которые могут разбираться, преимущества патрона теряются, если патрон разбирается на отдельные элементы. Подвижный клапанный элемент выпадает и часто не может быть установлен в правильное положение. Такое усложнение сборки может легко возникать в случае с симметричными пластинчатыми клапанами и шаровыми клапанами, которые симметричны по своей природе. Для того чтобы избежать установки некоторых шаровых клапанов в патрон с неправильной ориентацией, требуется привлечение знающего и квалифицированного лица.

Недавно были изобретены шаровые клапаны, допускающие работу их рукоятки таким же образом, как и у имеющих коммерческий спрос смесительных клапанов пластинчатого типа. Некоторые из этих самостоятельных клапанов шарового типа требуют введения в конструкцию еще одной подвижной части в форме вращающейся пластины, установленной над шаровым клапанным элементом. Один такой шаровой клапан описан в патенте США (US) N 4449551 A, кл. F 16 К 11/087, выданном Лорху 22 мая 1984 г.

Другая конструкция шарового клапана, которая повторяет желаемое движение рукоятки имеющих коммерческий спрос пластинчатых клапанов, описана в заявке PCT WO 92/22765 A, кл. F 16 К 11/076, 11/087, опубликованной 23 декабря 1992 г. , и включает горизонтальный штифт, проходящий через шаровой клапан для установки шара в корпусе. Эта конструкция фактически устраняет плавающее или "неопределенное" ощущение при пользовании краном с шаровым клапаном.

Движение рукоятки, обеспечиваемое кранами, описанными в этих двух указанных выше описаниях, по существу одинаково. Конструкция шарового клапана допускает орбитальное движение рукоятки вокруг неподвижной продольной оси корпуса клапана в наклонное, то есть поворотное движение вокруг подвижной горизонтальной оси относительно корпуса клапана. Горизонтальная ось перпендикулярна продольной оси корпуса клапана и зафиксирована относительно рукоятки так, что она движется вокруг корпуса при вращении рукоятки вокруг неподвижной продольной оси. Одной отличительной характеристикой этого типа движения рукоятки является то, что когда рукоятка поворачивается в закрытое положение, необходимое соотношение смешивания горячей и холодной воды можно запомнить по положению рукоятки так, что когда кран вновь включается, из крана течет такая же смесь горячей и холодной воды.

Заявка PCT WO 94/13985, опубликованная 23 июня 1994 г., описывает усовершенствованный патрон для шарового клапана, который также повторяет движение большинства кранов с пластинчатым клапаном, то есть орбитальное движение вокруг неподвижной вертикальной оси и наклонное движение вокруг подвижной горизонтальной оси. Заявка PCT WO 94/13985, поскольку в ней описана конструкция этого усовершенствованного патрона, приводится здесь в качестве ссылки.

С другой стороны, в некоторых ситуациях могут быть применены альтернативные варианты шаровых клапанных устройств. Эти альтернативные варианты шаровых клапанных устройств на многих туалетных кранах имеют неподвижную ось вращения, которая расположена перпендикулярно продольной оси корпуса к кранам, то есть горизонтально. Одно приводное устройство шарового клапана имеет подвижную ось, которая зафиксирована относительно шара и по существу перпендикулярна неподвижной горизонтальной оси. Подвижная ось вращения может поворачиваться в вертикальной плоскости вокруг неподвижной оси с движением шара и ориентирована в горизонтальном положении. Пример этого варианта приводного устройства шара описан в патенте США 3056418, выданном Адамсу и др. 2 октября 1962 г. Известно другое приводное устройство шара, которое имеет неподвижную и подвижную оси в положении, обратном данному в описании Адамса. Пример приводного устройства шара этого типа описан в патенте США 2592062, выданном Перри 8 апреля 1952 года.

Еще один тип приводного устройства шарового клапана имеет подвижную ось, перпендикулярную неподвижной поперечной оси, по существу выровненной с рукояткой управления.

Этот тип приводного устройства описан в Патенте США 3417783, выданном Мэнугиэну 24 декабря 1968 года.

Наиболее близким по технической сущности к изобретениям, касающимся вариантов выполнения конструкций шарового клапана, является упомянутый смесительный клапан крана по патенту США (US) N 4449551 (A), а наиболее близким по технической сущности к изобретениям, касающимся конструкций "Патрона шарового элемента" и "Шарового элемента для крана", является упомянутый шаровой клапан по заявке PCT WO 92/22765 A.

Эти отмеченные альтернативные варианты конструкций шаровых клапанов имеют некоторые конструктивные элементы, которые либо увеличивают стоимость обслуживания, либо вызывают необходимость более частого обслуживания. В частности, шаровой клапанный элемент устанавливается между уплотнителями входного отверстия из эластомера, расположенными у входных отверстий корпуса клапана, и уплотнительной прокладкой, установленной под крышкой клапана. Уплотнители входных отверстий из эластомера и прокладка под действием давления деформируются и дают возможность "плавать" шаровому клапанному элементу, расположенному между корпусом клапана и крышкой. Нет определенного запорного механизма, который бы прочно закреплял шаровой клапан в вертикальном направлении. Поскольку шаровой клапан может перемещаться, упираясь в элементы из эластомера, пользователь, при управлении рукояткой, может также перемещать рукоятку в любом направлении, включая направления, не предусмотренные конструкцией смесительного клапана.

Эти непредусмотренные движения могут вызвать у пользователя нежелательное ощущение неопределенности положения крана и неуверенности в его нормальной работе. Кроме того, ощущение неопределенности положения рукоятки создает ощущение неустойчивости рукоятки и неправильной ее сборки.

Верхняя уплотнительная прокладка пользующихся коммерческим спросом конструкций шаровых клапанов выполняет три функции. Во-первых, она создает уплотнение шара, предотвращающее протечку воды. Во-вторых, ее наружная периферия создает уплотнение относительно внутренней поверхности корпуса, предотвращающее протечку. В-третьих, прокладка упруго отжимает шар вниз, к входным уплотнителям, против воздействующего на него давления воды. Вследствие этого прокладка является большим и дорогим компонентом. Для получения плавности работы уплотнительная прокладка из эластомера часто имеет тонкий слой тетрафторэтилена, который контактирует с шаровым клапаном, уменьшая износ в сравнении с непосредственным контактом эластомера с шаровым элементом.

Для уменьшения "плавающего" ощущения, во многие смесительные клапаны с шаровыми клапанами были включены регулировочные кольца. Регулировочное кольцо ввинчивается с возможностью подгонки в крышку клапана. Регулировочное кольцо сжимает уплотнительную прокладку вниз, в сторону шарового клапанного элемента. Увеличенное сжатие уплотнительной прокладки в направлении шарового клапанного элемента сокращает нежелательное неопределенное движение, но не ликвидирует его. Кроме того, сочетание регулировочного кольца с известными прокладками увеличивает стоимость и сложность конструкции смесительного клапана. Увеличенное давление на уплотнительную прокладку способствует ее износу. По мере возрастания износа регулировочное кольцо должно многократно подгоняться для восстановления давления на прокладку для обеспечения уплотнения и для обеспечения рабочего сопротивления рукоятки крана и поддержания, таким образом, ручки в устойчивом положении под действием ее собственного веса. Кроме того, эти альтернативные варианты приводящих устройств шарового клапана не могут быть использованы для установки в патрон по нескольким причинам. Одна причина заключается в том, что по-прежнему должен быть разработан механизм, жестко удерживающий шар внутри патрона, имеющего подходящие размеры с одновременным сохранением способности поворота шара вокруг двух необходимых осей. Кроме того, не был разработан патрон для шарового клапана, который бы ограничивал давление на удерживающую верхнюю уплотнительную прокладку, находящуюся между шаром и патроном, и гарантирующий то, что шар не будет создавать разрушительную силу на прокладке.

Задачей изобретения является создание такого смесителя, который бы обеспечивал установку всех вариантов шаровых клапанов в патрон смесительного клапана, обеспечивая при этом работоспособность смесителя. А также создание такого патрона для шарового клапана, который имеет верхнюю уплотнительную прокладку, предотвращающую протечку воды из корпуса наружу и устанавливающую шаровой элемент, при этом обеспечивает доступ к уплотнителям из эластомера, находящимся у входных отверстий.

Технический результат достигается за счет различных конструкций выполнения того или иного варианта изобретения.

В соответствии с одним вариантом изобретения смесительный клапан крана для жидкостей имеет подвижный шаровой клапанный элемент, установленный с возможностью поворота в выемке корпуса. Корпус имеет несколько входных отверстий и по меньшей мере одно выходное отверстие, сообщающиеся с выемкой. Шаровой клапанный элемент имеет по меньшей мере частично сферическую поверхность и несколько входных отверстий, расположенных с возможностью взаимодействия с входными отверстиями для регулирования расхода потока жидкости и регулирования температуры смеси жидкости. Корпус клапана имеет отверстие для управления. Шаровой элемент имеет рычаг управления, проходящий через отверстие для управления. К рычагу прикрепляется рабочая рукоятка. Колпачок имеет место установки уплотнителя, расположенное вокруг отверстия для управления. Уплотнительная прокладка установлена на посадочное место установки уплотнителя у верхнего отверстия колпачка и плотно примыкает к подвижному шаровому клапану.

Шаровой элемент (шар) имеет выполненную в нем первую дугообразную прорезь, по существу совпадающую с большой окружностью шара. Вал закреплен на цапфах в корпусе от какого-либо бокового скользящего движения и проходит через прорезь шара. Вал проходит внутрь шарового элемента и примыкает к распорке, прикрепленной к верхней части шарового элемента.

В одном варианте воплощения изобретения шаровой элемент крепится с возможностью поворота к верхней части корпуса патрона. Корпус смесительного клапана выполнен с выемкой, которая имеет размеры, необходимые для помещения в нее корпуса патрона. Патрон выполнен с нижним отверстием, через которое проходит шаровой элемент, взаимодействующий с входными отверстиями так, что шаровой элемент непосредственно примыкает к уплотнителям входных отверстий, выполненным из эластомера и расположенным на концах (по направлению подачи воды) входных отверстий. Распорка обеспечивает поддержку вала для предотвращения нежелательного дребезжания или выпадения шара вниз через нижнее отверстие корпуса патрона.

В соответствии с другим вариантом изобретения смесительный клапан крана имеет шаровой клапанный элемент, подвижно установленный в корпус патрона, размещенного в выемке корпуса крана. Корпус имеет несколько входных отверстий и выходное отверстие, сообщающееся с выемкой. Шаровой клапанный элемент, как описано выше, проходит через нижнее отверстие патрона для взаимодействия с входными отверстиями. Вал проходит через прорезь шара и закреплен на цапфах для исключения бокового перемещения. В верхней части шарового элемента закреплена распорка, расположенная между упомянутой верхней частью и валом и упирающаяся в вал для поддержки шара и предотвращения его дребезжания и выпадения из нижнего отверстия корпуса патрона.

В одном варианте воплощения изобретения уплотнительная прокладка установлена на седле уплотнителя у верхнего отверстия корпуса патрона и с уплотнением примыкает к подвижному шаровому элементу. Корпус патрона имеет фланец, расположенный между верхним отверстием и посадочным местом установки уплотнителя. Фланец находится в непосредственной близости к шаровому элементу для ограничения движения шарового элемента вверх к уплотнителю и контроля ее максимального сжатия.

Предпочтительно конец выполнен с поверхностью, образованной двумя пересекающимися плоскостями и примыкающей к валу, и боковыми щеками, которые примыкают к диаметрально противоположным сторонам вала. Вал размещен по центру внутренней полости шарового элемента, а распорка размещена вблизи центра вала. В одном варианте воплощения изобретения точка контакта распорки и вала незначительно отстоит от центра шара так, что при наклонном движении шарового клапана вдоль оси, перпендикулярной валу, от среднего положения рычага к боковому положению рычага распорка нажимает на шар вверх относительно вала, дополнительно прижимая шар к уплотнительной прокладке, и сжимает прокладку между шаровым элементом и патроном.

Предпочтительно, в шаровом элементе выполнена вторая дугообразная прорезь, расположенная диаметрально противоположно первой прорези. Вал проходит через обе эти первую и вторую прорези и опирается своими концами либо на корпус патрона, либо на корпус крана. Вал, предпочтительно, имеет круглое поперечное сечение, обеспечивая вращение шара относительно корпуса патрона вокруг оси вала.

В одном варианте воплощения изобретения прорези повторяют контуры большой окружности шарового элемента, лежащей в плоскости, расположенной в направлении дальнего конца рукоятки, прикрепленной к рычагу управления и имеющей центральную ось, перпендикулярную валу, для осуществления перемещения шарового элемента в двух направлениях: одно из направлений - вокруг упомянутой центральной оси, а второе направление - вокруг оси вала.

В другом варианте воплощения изобретения прорези повторяют контуры большой окружности шарового элемента, лежащей в плоскости, перпендикулярной рычагу управления, при этом шаровой элемент может двигаться в двух направлениях: одно из направлений - вокруг центральной оси рычага, и второе направление - вокруг оси вала.

В одном варианте воплощения изобретения распоркой является удлинение рычага управления, которое проходит в полость шарового элемента. В другом варианте воплощения изобретения распоркой является отдельный элемент, который может вращаться относительно рычага управления и выполнен с поверхностью, образованной двумя пересекающимися плоскостями, и боковыми щеками. При этом распорка вращается до достижения заданного положения, допускающего вставление вала между боковыми щеками при установке вала в шаровой элемент.

Противосифонный клапан может помещаться внутри шарового элемента и устанавливаться около распорки. Противосифонный клапан сообщается с окружающей атмосферой через отверстие, выполненное в верхней части шарового элемента.

В соответствии с основной отличительной особенностью изобретения смесительный клапан имеет патрон шарового элемента, имевшего прорези. Удлинение с возможностью перемещения крепится к патрону и проходит через прорезь шара. Шар может вращаться вокруг оси удлинения в точке, где оно проходит через прорезь шара. Опора отступает от удлинения внутри полного пространства шара, упираясь в верхнюю секцию шарового клапана и обеспечивая поддержку шара и предотвращая его выпадение вниз, через нижнее отверстие гильзы.

В соответствии с другой отличительной особенностью изобретения в шаровом элементе для крана выполнена первая дугообразная прорезь, по существу проходящая по большой окружности шарового элемента. Распорка крепится к верхней части шарового элемента и расположена между валом и шаровым элементом и примыкает к валу, при этом вал может проходить через прорезь шара. Шар может вращаться вокруг оси вала.

Изобретение поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображен вертикальный вал, вид сбоку, с частичным разрезом смесительного клапана крана в соответствии с одним вариантом воплощения изобретения, демонстрирующий кран в закрытом положении; на фиг. 2 - вид в перспективе разобранного смесительного клапана, показанного на фиг. 1; на фиг. 3 - вид частичного разреза патрона; на фиг. 4 - вид частичного сечения, сделанного по линии 4-4, показанной на фиг. 3, дополнительно иллюстрирующий патрон; на фиг. 5 - увеличенный вид в перспективе с частичным разрезом шарового элемента и штифта, показанных на фиг. 2; на фиг. 6 - вид, подобный показанному на фиг. 3, иллюстрирующий движение шарового элемента для изменения температуры смешанной воды; на фиг. 7 - вид, подобный показанному на фиг. 3, иллюстрирующий другую модификацию штифта, рычага и распорки; на фиг. 8 - вид, подобный показанному на фиг. 3, иллюстрирующий модификацию распорки и рычага; на фиг. 9 - вид, подобный показанному на фиг. 5, иллюстрирующий шаровой элемент и фланец, показанный на фиг. 8; на фиг. 10 - вид, подобный показанному на фиг. 3, иллюстрирующий вариант воплощения изобретения, обеспечивающий рабочее движение шара, отличающееся от показанного на фиг. 3; на фиг. 11 - вид частичного сечения, дополнительно иллюстрирующий патрон; на фиг. 12 - вид, подобный показанному на фиг. 5, иллюстрирующий шаровой элемент и штифт, показанные на фиг. 11; на фиг. 13 - вид, иллюстрирующий модификацию шарового клапана, включающего противосифонный клапан; на фиг. 14 - вид альтернативного варианта воплощения изобретения, включающий противосифонный клапан.

Как показано на фиг. 1 -5, смесительный клапан 10 имеет корпус 12, образованный из основы корпуса 14 и колпачка 16. Основа 14 имеет образованную в ней выемку 22, по существу с полусферической нижней поверхностью 21. Два входных отверстия 18 и 19 для холодной и горячей воды имеют концы (по направлению подачи воды), высверленные в нижней поверхности 21 в образующие места посадки для двух пружин 23, подпружинивающих трубчатые уплотнительные элементы 25 в направлении шарового элемента 24, расположенного в патроне 26. Выходное отверстие 20 проходит от нижней поверхности 21 через боковую цилиндрическую стенку 27 для прохода смешанной воды из выемки 22.

Обычный трубчатый корпус 17 установлен с уплотнением и возможностью скольжения снаружи нижней основы 14 и образует кольцевую камеру 15, сообщенную с выходным отверстием 20. Выпускной наконечник 29 прикреплен к корпусу и сообщен с кольцевой камерой 15 через отверстие 13 в корпусе 17. Колпачок 16 включает резьбовой элемент 37, навинченный на основу 14. Декоративный кожух 11 расположен на резьбовом элементе 37.

Шаровой элемент 24 имеет по существу сферическую поверхность 31 с имеющими соответствующую конфигурацию и расположение входным отверстием 32 для холодной воды, входным отверстием 34 для горячей воды и выходным отверстием 36. Конфигурация поверхности 31 по существу повторяет вогнутую нижнюю поверхность 21 выемки 22. Отверстия 32 и 34 взаимодействуют с соответствующими входными отверстиями 18 и 19 и выходным отверстием 36, сообщенным с выходным отверстием 20 для регулирования соотношения смешивания воды и расхода воды, то есть, суммарного объема вода, проходящего за единицу времени из двух входных отверстий 18 и 19 в выходное отверстие 20.

Колпачок 16 имеет отверстие 40 для управления. Колпачок 16 расположен так, что продольная ось 28 корпуса 12 клапана проходит через отверстие 40 для управления. Патрон 26 включает корпус 56, имеющий верхнее отверстие 58, выровненное относительно отверстия 40.

Рычаг управления 42 неподвижно прикреплен к шаровому элементу 24. Рычаг управления 42 проходит через отверстие 40 для управления. Рычаг управления 42 имеет конструкцию, позволяющую прикреплять к нему рукоятку 43 крана обычным способом.

Шаровой элемент 24 установлен с возможностью поворота в корпусе 56 патрона. Корпус 56 может изготавливаться из известной пластмассы, пригодной для применения в конструкциях кранов. Шаровой элемент 24 также имеет пару диаметрально противоположных прорезей 60, изогнутых по поверхности 31 шарового элемента 24. Прорези 60 имеют центральную продольную ось, расположенную при большой окружности шарового элемента. Большая окружность лежит в плоскости 73, расположенной в направлении дальнего конца 63 рукоятки 43. Плоскость 73 лежит под прямым углом к подвижной оси вращения 68, по которой клапан регулирует температуру смешанной воды.

Цилиндрический вал, на который делается ссылка как на штифт 64, проходит через шар и обе прорези 60. Штифт 64 имеет концы 66, которые вставлены по типу цапфенного крепления с возможностью поворота в отверстия 67 в корпусе 56 патрона. Штифт 64 расположен так, что он пересекает центр 84 шарового элемента 24 и лежит перпендикулярно рычагу управления 42. Штифт 64 и прорези 60 имеют такие размеры, которые подгоняются с возможностью скольжения и обеспечивают ограниченное вращение вокруг оси 68 и вращение вокруг неподвижной оси 75 штифта, но предотвращают какое-либо существенное вращение шарового элемента относительно штифта в направлении, которое, в целом, может быть обозначено, как ширина прорези.

Концы 74 прорезей 60 имеют полукруглые очертания и образуют стопорные кромки для штифта 64. Прорези 60 имеют ширину, обеспечивающую зазор, который лишь допускает скользящее движение штифта 64 в прорези 60. Желательно, чтобы не существовало бокового разнесения между кромками прорезей 60 и штифтом 64.

Шаровой элемент 24 имеет нижнюю секцию 90 клапанной поверхности 31, выступающую в нижнее отверстие 92 корпуса 56 патрона. Выступающая секция 90 составляет значительную часть шара. Примерно чуть меньше половины сферической клапанной поверхности 31 выступает ниже нижнего отверстия 92 в любой данный момент времени, как ясно видно на фиг. 1 и 3. Клапанная поверхность 31 с отверстиями 32, 34 и 36 в рабочем положении примыкает к подпружиненным уплотнительным элементам 25.

Верхняя секция 99 шарового элемента 24 расположена внутри камеры 101 корпуса 56 патрона, частично ограниченной внутренней цилиндрической стенкой 103. Внутренняя камера 101 имеет жидкостное сообщение с выемкой 22 корпуса 12 клапана.

Шаровой элемент 24 удерживается в правильном положении по вертикали относительно корпуса патрона внутренней распоркой 80, которая является удлинением рычага управления 42, выполненным как единое целое с ним. Распорка 80 и рычаг 42 крепятся к верхней секции 99 шарового клапана при помощи сварки. Распорка может иметь уступ 81 для надлежащего расположения на нем шара. Распорка 80 проходит через центр 84 шарового элемента 24 и упирается в штифт 64. При таком устройстве шар с прорезями 60 не может выпасть из его правильного положения по вертикали. В нижней части распорка имеет поверхность, образованную пересечением двух плоскостей 82, расположенную так, что кромка 83 перпендикулярна оси 75 штифта 64. Боковые щеки 86 также не совпадают с осью штифта и простираются ниже него для поддержания выровненного положения штифта относительно распорки.

Как показано на фиг. 3 и 4, кольцевое посадочное место 94 прокладки расположено у верхнего отверстия 58 и обращено к шаровому элементу 24, находящемуся внутри камеры 101. Посадочное тесто прокладки скошено, и его внутренняя периферия 95 расположена выше, чем наружная периферия 96. Отступающий вниз выступ или фланец 97 вертикально выступает у внутренней периферии и находится вблизи верхней секции 99 шарового элемента, обеспечивая получение производственных допусков и для обеспечения небольшого подъема средств управления, что описано ниже. Кольцевая уплотнительная прокладка 98 установлена в корпусе 56 патрона на посадочное место 94 так, что она находится под нагрузкой, при этом ее внутренняя поверхность 100 повернута и находится выше, чем ее наружная поверхность 102. Уплотнительная кольцевая прокладка 98 имеет четыре закругленные периферийные кромки, то есть, вершины углов 104, 106, 108 и 109. Каждая вершина 104, 106, 108 и 109 разнесена по окружности примерно на 90^o от соседней вершины вокруг центральной кольцевой оси 105 прокладки. Вершины 104 и 108 расположены против друг друга под углом примерно 180^o, и вершины 106 и 109 разнесены друг от друга примерно под углом 130^o. Одна из вершин 104, расположенная по нижнему внутреннему диаметру прокладки, примыкает к шаровому элементу 24 и обеспечивает уплотнение между ними, предотвращая протечку воды. Соответствующие вершины 106 и 108, расположенные по верхним внутреннему и наружному диаметрам, примыкают к скошенному месту посадки 94, при этом вершина 106, проходящая по внутреннему диаметру, расположена выше, чем вершина 108, проходящая по наружному диаметру, как ясно видно на фиг. 3. Верхняя секция 99 поверхности 31 шара, примыкающая к кольцевой уплотнительной прокладке 98, отполирована до соответствующей степени гладкости для обеспечения уплотнения с прокладкой.

С такой конструкцией уплотнителя любое давление воды внутри камеры 101, ограниченной корпусом 56 патрона, действует как на нижнюю поверхность 107 уплотнителя, расположенную между вершинами 104 и 109, так и на наружную периферию 102, расположенную между вершинами 108 и 109 поперечного сечения прокладки 98. Давление, действующее на нижнюю поверхность 107, расположенную между вершинами 104 и 109, стремится эффективно удерживать прокладку 98 на месте посадки 94 у выступа 97 и не допускает случайного выталкивания прокладки, даже, если давление увеличивается до недопустимых пределов. Давление, действующее на наружную периферию 102, расположенную между вершинами 108 и 109 поперечного сечения прокладки 93, стремится деформировать последнюю, прижимая вершину 104 под давлением к шаровому элементу 24. Этот нажим вершины 104 на шар увеличивается при увеличении давления в камере 101 и, таким образом, поддерживает эффективное уплотнение при возрастании давления, и в то же время, он не поддерживается на достаточно высоком уровне, когда давление в камере 101 падает или отсутствует.

Может использоваться стандартная и экономичная прокладка, сделанная из доступного на рынке эластомера, которая также будет оказывать небольшое сопротивление, воздействующее на шаровой элемент при его работе. Прокладка также подвергается уменьшенному износу и воздействию на разрыв. Вершина 109 прокладки 98 отступает от боковой стенки корпуса 56 патрона, при этом давление, преобладающее в камере 101 патрона, может воздействовать на наружную поверхность 102 прокладки 98, которая расположена между вершинами 108 и 109. Разнесение обеспечивается расположением прокладки 98 в наклонном положении вследствие скошенной конфигурации места посадки 94.

Возможно применение других конструкций уплотнителей, таких как простая кольцевая прокладка или уплотнитель с выступом. Нет необходимости в конструкции уплотнителя, которая должна выдерживать сильное сжатие от свинчивания или стягивания частей устройства, поскольку фланец 97 обеспечивает регулируемый верхний предел значения давления, воздействующего на уплотнитель между шаром и корпусом 56 патрона.

Наружная поверхность 110 корпуса 56 патрона имеет кольцевую канавку 111, которая является местом установки кольцевой прокладки 112. Кольцевая прокладка 112 имеет такие размеры, которые позволяют уплотнить наружную периферию 110 патрона и выемку 22 нижнего элемента 14 корпуса 12.

Качание рычага управления 42 относительно неподвижной оси штифта 75 поворачивает шаровой элемент 24 вокруг оси поворота 75 независимо от вращательного положения шарового элемента вокруг подвижной оси 68. Кромка 83 распорки просто вращается вокруг штифта. В альтернативном варианте кромка может вращаться с штифтом, при этом штифт должен иметь такую конструкцию, обеспечивающую его вращение, как описано ниже. Кроме того, дальние концы 66 штифта 64 могут скользить вдоль прорезей 60, обеспечивая вращение шарового клапана 24 вокруг оси 68, когда дальний конец 63 рукоятки рычага наклоняется вокруг оси 68. При этом, как показано на фиг. 6, конец 82 распорки, образованный двумя пересекающимися плоскостями, вращается вокруг центра 84 шара. Вращение от центрального положения смешивания (показано пунктиром) в направлении либо положения подачи холодной воды, как показано, либо к положению подачи горячей воды (в противоположную сторону), обеспечивает небольшой подъем шара с дополнительным сжатием уплотнителя. Увеличенное сжатие незначительно увеличивает статическое трение между шаровым элементом и элементом корпуса патрона в тот момент, когда вращательный момент, создаваемый весом рукоятки 43 и воздействующий на рычаг управления 42, увеличивается в туалетных кранах, как показано на фиг. 1 и 6. Увеличенное трение, таким образом, желательно в этих положениях для компенсации увеличенного вращательного момента из-за веса рукоятки и предотвращения нежелательного падения рукоятки под воздействием силы тяжести.

Вращение шарового элемента 24 вокруг оси 68 ограничено стопорящими кромками 74 прорезей 60, в которые упирается штифт 64. Другие варианты выполнения смесительных клапанов могут иметь другие углы поворота, устанавливаемые длиной прорезей 60, то есть, другое расположение по окружности стопорных кромок 74. Вращение шарового элемента 24, как показано, регулирует соотношение смешивания и, таким образом, температуру выпускаемой смешанной воды.

В альтернативном варианте, или в дополнение к стопорным кромкам 74, вращение шара вокруг осей 68 и 75 может ограничиваться также радиальной кромкой 85 верхнего отверстия 58 в элементе корпуса 56 патрона.

Патрон 26 снабжен установленными в нем прокладками 98 и 112. Шаровой элемент 24 затем устанавливается вплотную к прокладке 98 и слегка прижимается, сжимая прокладку 98. Штифт 64 после этого вставляется в прорези 60 и устанавливается между фланцами 86. Нажим прокладки 98 на шар обеспечивает посадку с трением штифта 64 на конец 32, образованный двумя пересекающимися плоскостями, что предотвращает легкое выпадение шрифта до вставки в корпус 12 крана. Патрон 26 в сборе является самостоятельным узлом, который может продавливаться отдельно как запасная часть для установки впоследствии в смесительный клапан 10 крана.

Патрон 26 в сборе помещается в выемку 22 корпуса 14 крана. Вырез 71 обеспечивает расположение патрона 26 со шпилькой 72 в выемке, и выступ 130 обеспечивает установление патрона 26 в вертикальном направлении на соответствующем кране 132 на основе 14. Колпачок 16 после этого навинчивается на вертикальную закраину 70, прижимая вниз патрон 26 к краю 132.

Минимальный зазор между штифтом 64 и распоркой 80 в вертикальном направлении предотвращает нежелательное вертикальное смещение шарового элемента 24 относительно корпуса 12 клапана и корпуса 56 патрона. Шар удерживается распоркой 80, штифтом 64 и фланцем 97. Вследствие этого рычаг управления не проявляет какой-либо неустойчивости и не вызывает ощущения неопределенности положения у пользователя, когда шар поворачивается в двух описанных направлениях.

Как показано на фиг. 7, могут появляться ситуации, когда нет необходимости или нежелательно, чтобы шар поднимался из среднего положения при движении в направлениях положений подачи горячей или холодной воды, как описано со ссылкой на фиг. 6. В этой ситуации штифт и распорка могут легко модифицироваться для устранения этого подъема. В этом варианте штифт 64 имеет центральную выемку 161, обеспечивающую получение поверхности 162, которая совпадает с диаметром штифта и, таким образом, с центром 84 шара. Распорка 80 удлинена так, что ее конец 82, образованный пересечением двух плоскостей, имеет кромку 83, пересекающуюся с центром 34 шара. При такой конструкции кромка 83 конца, образованного пересечением двух плоскостей, поворачивается в центре 84 шара и, таким образом, подъема шара не происходит.